АЛЛОСТЕРИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ

Аллостерическая регуляция является характерной для белков, состоящих из более чем одной субъединицы . Ферментативная активность может быть активирована или ингибирована посредством нековалентных взаимосвязей фермента с мелкими молекулами (метаболитами) помимо субстрата. Этот вид контроля назван аллостерической регуляцией, так как активатор или ингибитор связываются с ферментом на другом участке (alios — другой, stereos — пространственный), чем активный центр (рис. 4). Более того, такие аллостерические регуляторы, или эффекторы, стерически являются очень отличительными от субстрата.

Рис. 4

Схема расположения центров эффекторов-активаторов и эффекторов-ингибиторов на молекуле фермента

Аллостерические центры служат для связывания эффекторов, модуляторов (лигандов) — реагентов, регулирующих активность ферментов. Аллостерический центр — центр регуляции активности фермента, пространственно отделен от активного центра и имеет место не у всех ферментов. При связывании фермента с эффектором происходит изменение скорости ферментативной реакции и конформации белка с изменением третичной структуры белковой молекулы, что сопровождается увеличением или снижением каталитической активности фермента.

Метаболит — регулятор, модулирующий активность фермента подобным образом, получил название аллостерического эффектора. Аллостерические эффекторы являются продуктами нормального метаболизма клетки, и их эффект зависит лишь от концентрации того или иного эффектора в условиях организма животного. Эффекторами могут быть небольшие органические молекулы, такие как АТФ, или белковые молекулы. Эффекторы, вызывающие изменение активности фермента, рассматриваются как модуляторы. Они могут выступать как активаторы или как ингибиторы. Эффекторы-активаторы повышают сродство фермента к субстрату, тогда как эффекторы-ингибиторы вызывают обратный эффект.

Эффекторы не имеют структурного сходства с субстратом, а фермент имеет высокую специфичность к молекуле эффектора. Поэтому субстрат и эффекторы не конкурируют за определенный участок молекулы фермента. Как правило, аллостерические ферменты являются олигомерами, а значит, состоят из нескольких отдельных белковых мономеров (протомеров). Каждый мономер может быть представлен одной или более пептидными цепями. Как следствие олигомерной природы аллостерических ферментов, связывание эффектора с одним мономером может вызывать эффект связывания эффектора с другим мономером белковой молекулы. Такое явление носит название кооперативного. При связывании субстрата изменяется конформация мономера аллостерического фермента, с которым он взаимодействует, тогда как конформация другого мономера существенно не меняется. Изменения формы, вызванные связыванием субстрата с одним мономером, могут привести к повышению или снижению сродства к субстрату другого мономера молекулы фермента.

В частности, гемоглобин — наиболее изученный аллостерический белок, для которого характерны аллостерические эффекты. Молекула гемоглобина имеет четыре связывающих центра для лиганда(кислорода).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >