Синтез нуклеиновой кислоты

Рассмотрим, к примеру, синтез нуклеиновой кислоты. Она образуется из пуриновых и пиримидиновых оснований, соединяющихся в определенных соотношениях.

Пурины и пиримидины образуются в разных «цехах». В целях экономии они должны выпускаться в таком же примерно соотношении, в каком они будут использоваться (смотрите рисунок ниже).

Нуклеотиды аденозинтрифосфат (АТФ) и цитидинтрифосфат (ЦТФ)

Нуклеотиды аденозинтрифосфат (АТФ) и цитидинтрифосфат (ЦТФ) требуются клетке в определенных соотношениях. Поэтому их образование регулируется взаимозависимыми механизмами обратной связи, действующими на первые ферменты в цепях биосинтеза этих соединений. В случае ЦТФ таким ферментом является аспартаттран-скарбамилаза (АТК-аза). Ее активность подавляется избытком ЦТФ (1) и восстанавливается избытком АТФ (2); кроме того, АТК-аза должна узнавать и реагировать на свой субстрат — аспарагиновую кислоту (3). Обратите внимание на то, что АТФ, ЦТФ и аспарагиновая кислота обладают различной структурой. Как же объяснить их химическое сродство к АТК-азе?

Следовательно, скорости выпуска продукции каждым цехом взаимосвязаны. В подобной системе с взаимной регуляцией используются, очевидно, оба типа регуляции: и отрицательная, и положительная обратная связь. Именно такая система была обнаружена Герхартом и Парди в опытах с Е. coli. Они установили, во-первых, что выпуск продукции пиримидинового цеха регулируется конечным продуктом, который подавляет активность первого фермента биосинтеза пиримидинов.

Во-вторых, и это самое главное, оказалось, что работа пиримидинового цеха управляется также конечным продуктом пуринового цеха, который in vitro противодействует подавлению конечным продуктом пиримидинового цеха. Конечные продукты биосинтеза пуринов способны непосредственно стимулировать образование пиримидиновых оснований в отсутствие пиримидинов. Короче говоря, фермент в данном случае подавляется одним сигналом и активируется другим.

Подобным же образом реагируют на различные сигналы и другие регулируемые ферменты. Это не единственный их отличительный признак. Давайте рассмотрим еще одно свойство, которое позволит лучше постичь механизм регуляции этих ферментов. Для того чтобы понять это свойство, нужно проанализировать форму кривой, выражающей скорость взаимодействия ферментов с их субстратами. Обычно скорость взаимодействия возрастает с увеличением концентрации субстрата, а соответствующая кривая имеет вид гиперболы. Судя по форме кривой, можно предположить, что на первом этапе ферментативного превращения субстрата происходит его связывание со специфическим соединительным центром на поверхности молекулы фермента.

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

• Репрессия и индукция ферментов
• Система регуляции биосинтеза L-изолейцина у Е. coli
• Модель для механизма регуляции ферментов
• Биологические катализаторы
• Способность мутантных штаммов
• Модели основных механизмов клеточной адаптации ферментов
• Образование инициатора
• 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