Утрата ферментами чувствительности к ингибитору, сохраняя способность к взаимодействию со своими субстратами
Интересно, что эти изменения структуры фермента сопровождаются исчезновением кооперативного взаимодействия в молекуле фермента, так что процесс связывания субстрата ферментом теперь описывается не S-образной кривой, а гиперболой (смотрите рисунки ниже).
Десенсибилизирование фермента
Десенсибилизирование фермента влияет на все его регулируемые свойства. Кривая насыщения субстратом аспартаттранскарбамилазы (I) имеет в результате кооперативного эффекта S-образную форму. Если денатурировать фермент нагреванием, то кооперативный эффект исчезает (II). К такому же результату приводит добавление ЦТФ, действующего как ингибитор в цепи обратной связи; доказательством служит совпадение кривых для фермента, инкубируемого без ЦТФ (треугольники) и с ЦТФ (квадратики).
Ферменты в результате мутации
В результате мутации в структурном гене для L-треониндезаминазы у Е. coli меняются регулируемые свойства этого фермента. Ферменты мутантов иначе реагируют на добавление конечного продукта. Обозначения кривых; I — мутант А, II — мутант В, III — мутант С, IV — штамм дикого типа. По оси ординат отложена активность фермента в процентах от максимальной активности; по оси абсцисс — концентрация L-изолейцина в относительных единицах.
Какова же структурная основа аллостерических взаимодействий в молекуле фермента? Ответить на этот вопрос опять-таки помогает гемоглобин.
Мы уже отмечали, что молекула гемоглобина состоит из четырех компонентов. В ней содержатся четыре группы гема, каждая из которых соединена с отдельной пептидной цепью. Таким образом, молекула построена из четырех субъединиц; каждая из них настолько напоминает молекулу миоглобина, что гемоглобин можно рассматривать, в сущности, как сочетание четырех молекул миоглобина (см. рис. 9).
В то же время гемоглобину свойственно кооперативное взаимодействие, а миоглобину нет; следовательно, этот признак, по-видимому, связан именно с четырехкомпонентной структурой. Далее, опыты показывают, что соединение кислорода с гемо-глобином каким-то образом зависит от взаимного расположения связей между субъединицами, составляющими молекулу1.
Это правило справедливо, по-видимому, и для многих регулируемых ферментов: их соединение с небольшими молекулами также зависит от взаимного расположения связей, удерживающих вместе их субъединицы (смотрите рисунок ниже).
Аллостерические белки
По мнению Моно, Уимена и автора этой статьи, аллостерические белки — это полимеры, то есть молекулы, состоящие из одинаковых субъединиц и обладающие определенной осью симметрии (черная точка в центре). На поперечном разрезе такой молекулы (построенной в данном случае из двух субъединиц) показано, каким образом за счет химических связей, соединяющих субъединицы, создается симметрия.
1 См. статью Перутца «Молекула гемоглобина», стр. 7.
«Молекулы и клетки», под ред. Г.М.Франка
Читайте далее:
- Репрессия и индукция ферментов
- Система регуляции биосинтеза L-изолейцина у Е. coli
- Модели основных механизмов клеточной адаптации ферментов
- Образование инициатора
- 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
- Модель для механизма регуляции ферментов
- Биологические катализаторы
- Способность мутантных штаммов
