Способность мутантных штаммов

Оказалось, что у одних мутантных штаммов утрачена способность подавлять активность L-треониндезаминазы в присутствии избытка L-изолейцина, тогда как другие, в результате совершенно другой мутации, независимой от первой, утратили способность прекращать синтез всего набора ферментов биосинтеза L-изолейцина. Эти две мутации локализованы в разных участках бактериальной хромосомы. Следовательно, описанные регуляторные механизмы совершенно не связаны друг с другом.

Рассмотрим сначала механизм, регулирующий синтез ферментов. Этот механизм носит название репрессии. Репрессия — это подавление синтеза ферментов под влиянием избыточного количества продукта реакции, которое служит сигналом того, что в ферменте пока нет нужды. Явление это впервые обнаружили Ж. Моно и Жермена Коэн-Базирг использовавшие в качестве химического регулятора аминокислоту триптофан. Они установили, что при избытке триптофана в среде, на которой развиваются клетки Е. coli, последние перестают образовывать триптофансинтетазу — фермент биосинтеза этой аминокислоты.

Подобным же образом ведут себя, как оказалось впоследствии, и клетки многих высших организмов, а не только бактериальные клетки. Появление в питательной среде незаменимого для клеток продукта служит сигналом, который, действуя в цепи отрицательной обратной связи, вызывает прекращение синтеза ферментов, в которых клетки теперь не нуждаются.

В других системах регуляция осуществляется по принципу не отрицательной, а положительной обратной связи. Мы рассмотрели сигналы, вызывающие подавление синтеза ферментов (иначе говоря, репрессию). Однако клетка способна также реагировать на сигналы, стимулирующие образование ферментов. Именно это и происходит, когда в среде появляются вещества, которые клетка должна разрушить до соединений, необходимых для ее роста.

Индукцию синтеза ферментов в клетках обнаружил в начале этого века Ф. Дьенёр. Изучая сбраживание молочного сахара лактозы дрожжами Saccharomyces ludwigii, Дьенер установил, что штаммы, культивировавшиеся в течение ряда поколений на среде, содержащей лактозу, при пересеве на свежую среду с лактозой сразу же начинают превращать этот сахар, вызывая его сбраживание менее чем за час. В клетках этих штаммов содержится много лактазы — фермента, катализирующего специфическое расщепление лактозы.

В дрожжевых клетках, выращенных на среде без лактозы, этот фермент отсутствует; неудивительно поэтому, что при добавлении лактозы такие клетки не сбраживают ее. Однако спустя 14 часов сбраживание сахара все-таки начинается. Было высказано предположение, что лактоза стимулирует образование в дрожжах фермента лактазы. Подобная адаптация весьма специфична: из всех Сахаров только лактоза заставляет дрожжи синтезировать лактазу.

«Молекулы и клетки», под ред. Г.М.Франка

• Репрессия и индукция ферментов
• Система регуляции биосинтеза L-изолейцина у Е. coli
• Синтез нуклеиновой кислоты
• Связь молекул субстрата с новыми центрами связывания фермента
• Синтез белков при низком содержании треонина в клетке
• Полученная информация в случае регулируемых ферментов
• Группы гема в молекуле гемоглобина
• Утрата ферментами чувствительности к ингибитору, сохраняя способность к взаимодействию со своими субстратами
• Модель для механизма регуляции ферментов
• Биологические катализаторы
• Модели основных механизмов клеточной адаптации ферментов
• Образование инициатора