Информация

D4. Аллостерические ферменты - Биология

D4. Аллостерические ферменты - Биология



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Многие ферменты не демонстрируют гиперболической кинетики насыщения или типичной кинетики Михаэлиса-Ментен. Графики начальной скорости в зависимости от субстрата демонстрируют сигмоидальную зависимость (v ) от (S ), во многом так же, как мы обсуждали с гемоглобином, связывающим дикислород. Ферменты, демонстрирующие поведение, отличное от поведения Михаэлиса-Ментен, имеют общие характеристики. Они:

  • являются мульти-субъединичными
  • связывают другие лиганды на сайтах, отличных от активного сайта (аллостерические сайты)
  • может активироваться или ингибироваться аллостерическими лигандами
  • существуют в двух основных конформационных состояниях, (R ) и (T )
  • часто контролируют ключевые реакции основных путей, которые необходимо регулировать.

Классический пример аллостерически регулируемых ферментов включает гликогенфосфорилазу, которая разрушает внутриклеточные запасы гликогена.

Гликоген фосфорилаза

Аспартат-транскарбамиолаза

Другой - аспартат-транскарбамиолаза, катализирующая первую стадию синтеза пиримидиновых нуклеотидов. CTP является аллостерическим ингибитором этого фермента, что имеет физиологический смысл, поскольку высокие уровни этого пиримидинового нуклеотида должны ингибировать первый фермент в синтезе пиримидинов. АТФ - аллостерический активатор. Это также имеет смысл, поскольку, если присутствуют высокие уровни пуриновых нуклеотидов АТФ, нужно также сбалансировать уровень пиримидиновых нуклеотидов.

Рисунок ( PageIndex {1} ): Аспартат-транскарбамоилаза: реакции

Ранее мы видели, что равновесие кооперативного связывания можно смоделировать с помощью уравнения Хилла, которое было введено через уравнение

[Y = L ^ n / (K_d + L ^ n) = L ^ n / (P_ {50} ^ n + L ^ n) ]

где n - кооперативность или коэффициент Хилла. Аналогичным образом, для фермента, который демонстрирует кооперативные (сигмоидальные) графики начальных скоростей,

[v_o = dfrac {V_mS ^ n} {K {0,50} ^ n + L ^ n} ]

Когда (n = 1 ), уравнение сводится к классическому гиперболическому уравнению Михаэлиса Ментен. Для значений n> 1 наблюдаются сигмоидальные графики. Мы нашли более понятную молекулярную интерпретацию кооперативного связывания кислорода с гемоглобином, используя модель MWC (состояния T и R). Модель MWC также успешно применялась к мульти-субъединичным ферментам, которые демонстрируют кооперативную сигмоидальную кинетику. В этой модели аллостерические ингибиторы (которые часто не похожи на субстрат) связываются преимущественно с Т-состоянием, что приводит к более низкой активности, в то время как аллостерические активаторы предпочтительно связываются с R-состоянием, что приводит к большей активности. Активаторы сдвигают кривую vo vs S влево, в то время как ингибиторы сдвигают ее вправо (так же, как протоны и углекислый газ при связывании гемоглобина). Эти аллостерические лиганды вызывают свои эффекты, сдвигая равновесие To <=> Ro.

Рисунок ( PageIndex {2} ): спартат транскарбамоилаза: Non Michaelis-Menten Kinetics

Как аллостерические эффекты меняют (V_m ) и (Km )?

Мы только что изучили, как конкурентные, неконкурентоспособные и неконкурентные (или смешанные) ингибиторы влияют на кажущиеся значения (Km ) и (V_m ) для ферментов, которые демонстрируют кинетику Михаэлиса-Ментен. Км ) под влиянием аллостерических ферментов? Приведенный выше пример (ATCase), аналогичный эффектам, наблюдаемым в гемоглобине: связывание oxgyen, влияет на кажущееся (Km ), но не на (V_m ). Помните, что в случае кривых связывания гемоглобина аллостерические активаторы и эффекторы, которые мы обсуждали, сдвинули сигмоидальные кривые связывания влево или вправо, но все они достигли плато при одном и том же значении фракционного насыщения, равном 1. Аллостерические ферментные системы, которые ведут себя следующим образом: называется Системы K.

Ферменты, в которых изменяются аллостерические регуляторы (V_m ), называемые Системы V, также известны. Системы V отображают гиперболические кривые (v_o ) по сравнению с (S ), в которых активаторы демонстрируют более выраженную (V_m ), а ингибиторы - более низкую (V_m ), не влияя на кажущуюся (Km ). В этих системах обе формы T и R имеют одинаковое сродство к субстрату (следовательно, одинаковое кажущееся (K_m )). Это было бы аналогично ситуации в модели MWC, где KR / KT = 1, которая также давала гиперболический, а не сигмоидальная Y в сравнении с кривыми. Это различие в системах V состоит в том, что состояния R и T имеют разные каталитические константы скорости, (k_cat ), для обмена связанного субстрата (следовательно, разные кажущиеся значения (V_m )). Кроме того, активатор A и ингибитор Я связываюсь с формами R и T с различным сродством, что снова сдвигает равновесие (T_o rightleftharpoons R_o ) в присутствии аллостерических эффекторов.

Совместное связывание дикислорода с гемоглобином, регулируемое аллостерическими эффекторами (протонами и углекислым газом), было идеальным для кислородной транспортной системы, которая должна загружать и выгружать кислород в узком диапазоне концентраций кислорода и аллостерических эффекторов. Аллостерические ферменты обычно находятся на ключевых этапах метаболизма, которые можно регулировать для активации или подавления целых путей.

Регуляция фермента ковалентной модификацией

Многие ферменты регулируются не аллостерическими лигандами (активаторами и ингибиторами), а ковалентной модификацией. Часто ковалентная модификация включает фосфорилирование (ферментами, называемыми киназами, которые переносят фосфат от АТФ к Ser, Thr или Tyr на целевом ферменте) или фосфатазами (которые удаляют фосфаты из фосфо-Ser, Thr или Tyr в целевом белке. ). Фактически 1-2% всех генов в геноме человека кодируют киназы и фосфатазы.


Смотреть видео: PROСТО О СЛОЖНОМ Ферменты, Биохимия 7 (August 2022).