Ковалентная модификация

Рис. 9 22. Регуляция активности гликогенфосфорилазы путем ее ковалентной модификации. В активной форме фермента (фосфорилаза а) специфические остатки серина (по одному в каждой субъединице) фосфорилированы. В результате ферментативного отщепления фосфатных групп, катализируемого фосфатазой фосфорилазы, фосфорилаза а переходит в относительно неактивную фосфорилазу Ь. Фосфорилаза Ь может реактивироваться и превратиться в фосфорилазу а под действием киназы фосфорилазы, катализирующей фосфорилирование гидроксильных групп серина за счет АТР.

Наибольший интерес представляет активный транспорт, при котором вещество переносится через мембрану против градиента концентрации, т. е. из области с более низкой концентрацией в область с более высокой концентрацией. Этот процесс сопровождается увеличением свободной энергии, которое составляет 5,71 ig j/ii кДж-моль [уравнение (3-25)], где j и —соответственно более высокая и более низкая концентрации Это обстоятельство делает необходимым сопряжение процесса активного транспорта с какой-нибудь самопроизвольно протекающей экзергонической реакцией. Такое сопряжение может осуществляться по меньшей мере двумя путями. При первичном активном транспорте имеет место непосредственное сопряжение с реакцией типа гидролиза АТР и накачиванием растворенного вещества через мембрану, тогда как при вторичном активном транспорте используется энергия электрохимического градиента, возникающего для другого растворенного вещества. Во втором случае одно растворенное вещество накачивается против градиента концентраций, а затем второе переносится через мембрану в результате обмена с первым. Еще одна разновидность активного транспорта известна под названием групповая транслокация [41]. В этом процессе транспортируемое вещество сначала подвергается ковалентной модификации, и образующийся при этом продукт проникает в клетку. [c.358]

Ковалентная модификация, например фосфорилирование остатка серина в АЦ - важный и очень часто встречающийся вид регуляции. [c.35]

Хотя в большинстве известных случаев регуляция действия ферментов путем их ковалентной модификации осуществляется через фосфорилирование и де-фосфорилирование специфических остатков серина, как только что описано на [c.264]

Существуют относительно быстрые регуляторные механизмы, которые направлены непосредственно на ферменты. Так, практически неактивный фермент может превращаться в активную форму путем ковалентной модификации [72] >. Иногда ковалентная модификация, напротив, приводит к инактивации фермента. Так, активности двух ферментов, участвующих в метаболизме гликогена — гликогенфосфорилазы и гликогенсинтетазы, — регулируются с помощью фосфорилирования (переноса концевой фосфатной группы от АТР на определенный остаток серина см. гл. 11, разд. Е, 3)- >. Прн этом фермент, катализирующий распад гликогена (фосфорилаэа Ь), превращается в более активную форму (фосфорилазу а), а фермент, катализирующий синтез гликогена, — в неактивную форму. В результате направление клеточного метаболизма изменяется от запасания полисахарида (гликогена) к его деградации, что обеспечивает клетку энергией. Дефосфорилирование обоих ферментов катализируется фосфатазой, переводящей ферменты в исходное состояние (рис. 6-15). Как фермент, катализирующий модификацию (киназа гл. 7, разд. Д, 6), так и фосфатаза регулируются по аллостерическому механизму. Эти довольно сложные механизмы способны за очень короткий промежуток времени обеспечить клетку модифицированным ферментом. [c.69]

Реакции, с помощью которых аминокислоты включаются в состав белков, были вкратце рассмотрены в гл. И (разд. Д, 1) и будут еще обсуждаться в гл. 15 (разд. В). Однако следует иметь в виду, что образование биологически активных катализаторов, гормонов и структурных белков часто еще не завершается тем, что пептидная цепь сходит с рибосомы и свертывается в определенную предпочтительную конформацию. Очень часто белки далее гидролизуются в определенных местах и могут подвергаться различным ковалентным модификациям, [c.94]

Рис. 4.23. Ковалентная модификация фермента путем фосфорилирования-дефосфо-рилирования остатков серина.

Путем ковалентной модификации гидролитических ферментов аналогами коферментов можно получить новые ферменты, обладающие окислительно-восстановительным действием. Среди изученных к настоящему времени полусинтетических ферментов такого типа наиболее эффективным является ковалентный фла-вин-папаиновый комплекс, который получают путем модифика- [c.194]

Кроме каталитической активности не- которые ферменты обладают также и регуляторной активностью. Они служат как бы дирижерами , задающими темп метаболическим процессам. Некоторые регуляторные ферменты, называемые аллостерическими, регулируют скорость реакций путем обратимого нековалентного присоединения специфических модуляторов, или эффекторов, к регуляторному, или аллостерическому, центру фермента. Такими модуляторами могут быть либо сами субстраты, либо какие-то промежуточные продукты метаболизма. К другому классу относятся регуляторные ферменты, способные изменять свою активность путем ковалентной модификации содержащихся в них специфических функциональных групп, необходимых для активности фермента. Некоторые ферменты существуют в нескольких формах, называемых изоферментами, которые различаются по своим кинетическим характеристикам. Многие генетические заболевания человека обусловлены нарушением в результате мутаций функционирования одного или нескольких ферментов. [c.268]

Некоторые ферменты регулируются путем обратной ковалентной модификации. ..... [c.364]

ВО внутренние отделы клетки и вызывает здесь ковалентную модификацию, под влиянием которой гликоген-фосфорилаза (первый фермент в системе, катализирующей превращение гликогена в глюкозу и другие продукты разд. 9.22) переходит из менее активной формы в более активную (рис. 13-16). [c.390]

Предполагается также, что ковалентные модификации (например, путем фосфорилирования) участвуют в механизмах регуляции, контролирующих накопление прогормонов или длительность действия активных гормонов [11]. [c.322]

В настоящее время около половины идентифицированных ферментов находятся в клетках и тканях в виде множественньгх молекулярньгх форм, имеющих единую субстратную специфичность, но отличающихся по физико-хими-ческим или иммунологическим свойствам. Генетическая основа молекулярной гетерогенности обусловлена наличием нескольких генов, каждый из которых кодирует одну субъединицу фермента или одну его молекулярную форму. Кроме того, различные молекулярные формы одного и того же фермента могут кодироваться в одном генном локусе, имеющем множественные аллели. Генетически детерминированные молекулярные формы называются изоэнзимами. Посттрансляционные модификации ферментов, обусловленные локальным протеолизом, ковалентными модификациями, белок-белковыми взаимодействиями и т. д., являются причиной образования множественных молекулярных форм, не являющихся истинными изоэнзимами, но играющими существенную роль в метаболических процессах. Наиболее часто встречаются так называемые конформеры — молекулярные формы, имеющие одинаковую первичную структуру, но отличающиеся по своей конформации. Это возможно в том случае, если эти конформации достаточно устойчивы, т. е. соответствуют уровню свободной энергии, близкой к минимальной. Только такие конформационные варианты белков, которые воспроизводимо фиксируются посредством электрофоретических, хроматографических или иных методов, могут рассматриваться как конформеры. [c.83]

Активность регуляторных ферментов контролируется не только аллостерически, но и с помощью обратимой химической ковалентной модификации, чаще всего путем фосфорилирования-дефосфо-рилирования ключевого фермента (Е —> ЕФ). [c.462]

Однако в мучае лков, проходящих сквозь мембрану снова в водную фазу (межмембранный просвет эндоплазматического ретикулума эукариот, периплазматическое пространство грамотрицательных бактерий, или вообще наружу), ситуация оказывается более сложной. Здесь, по-видимому, осуществляется многоэтапное сворачивание белка, с вовлечением ко-трансляционного и пост-трансляционного процессинга полипептидной цепи и ее энзиматических ковалентных модификаций. Как бы то ни было, в случае водорастворимых секреторных белков, полипептидная цепь сначала оказывается в гидрофобном окружении липидного бислоя мембраны и сворачивается, по-видимому, без формирования компактного гидрофобного ядра, а затем, по выходе из мембраны, она вынуждена перестраиваться из этой промежуточной конформации в водорастворимую глобулу с гидрофобным ядром и полярной поверхностью. [c.275]

Активность регуляторных ферментов контролируется не только аллостерически, но и с помощью обратимой химической ковалентной модификации, чаще всего путем фосфорилирования — дефосфорилирования ключевого фермента. Например, как отмечалось ранее (гл. 18 и 20), фосфорилирование активирует гликогенфосфорилазу и ингибирует гликогенсинтазу — фермент, катализирующий реакцию, обратную действию первого фермента, т. е. процессы, противоположно направленные, скоординированы таким образом, что, когда один из этих путей проявляет высокую активность, другой бездействует. Ковалентная модификация регуляторных ферментов — это заключительная стадия каскада реакций, передающих и усиливающих регуляторное действие некоторых гормонов (например, адреналина, глюкагона) непосредственно на обмен веществ в клетке. [c.448]

В процессе созревания коллаген претерпевает другие ковалентные модификации. Последние включают образование новых ковалентных сшивок, делающих молекулу коллагена нерастворимой. Эти модификации, по-видимому, ограничиваются телопептидными [c.573]

Конечные продукты обмена глутамина (гистидин, глюкозо-6-фосфат, АМФ, пАМФ и др.), как и Гли, и Ала, оказались аллостерическими ингибиторами глутаминсинтетазы. Фермент подвергается также ковалентной модификации путем аденилирования-деаденили-рования (остаток Тир), и тогда он оказывается более чувствительным к аллостерическим ингибиторам. Суммарный тормозящий эффект превышает действие одного какого-либо ингибитора. Этот тии регуляции известен как согласованное ингибирование. [c.447]

Такой ковалентной модификацией могло бы быть фосфорилирование рецептора в присутствии АТР, как это наблюдалось в Torpedo [10] и Ele trophorus [5]. Постсинаптическая мембрана содержит сАМР-зависимую киназу и фосфатазу. Карбамоилхолин предотвращает фосфорилирование рецептора. Однако функциональное различие между двумя взаимопревращающимися формами рецептора, фосфорилированной и дефосфорилированной, до сих пор не выяснена. [c.266]

Мы уже сталкивались с примерами использования природных токсинов в качестве инструментов для исследования ключевых нейрохимических механизмов или для выделения важных молекул нервной системы (см. с. 146). Здесь приводится еще один пример такой технологии . Регуляторные N-белки являются мишенью действия ряда бактериальных экзотоксинов. Как уже указывалось на с. 52 и на рис. 9,14,6, токсин холеры поддерживает постоянную активность аденилатциклазы путем активирования Ns. Механизм этого эффекта основан на ADP-рибози-лировании, т. е. переносе ADP-рибозы с NAD на а-субъединицу Ni. Следствием такой ковалентной модификации является диссоциация Ns на субъединицы, причем субъединицей, взаимодействующей с аденилатциклазой, на стадии активации фермента является as. В интактном Ns-комплексе этому препятствует -субъединица, и именно выделение as при диссоциации Ns и приводит к активации аденилатциклазы. [c.279]

Наряду с этим в живой природе широко используется другой, не столь оперативный способ регуляции активности ферментов, основанный на кочдлентном присоединении к определенным точкам фермента специфичных групп, изменяющих его каталитическую активность. Ковалентная модификация используется и для регуляции активности белков, выполняющих функции, отличные от каталитических. [c.424]

Все протеолитические ферменты синтезируются в виде неактивных предшественников, называемых зимогенами или проферментами, и таким образом клетки заш ищены от контакта с активной формой фермента и автолиза. Превращение зимогена в активный фермент происходит путем необратимой ковалентной модификации зимогена за счет локалшого протеолиза, т е. разрьша одной или нескольких пептидных связей и отщепления ограниченного числа аминокислотных остатков. Это вызывает конформационные изменения в полипептиде, достаточные для формирования пространственной структуры активного центра фермента. [c.362]

Регуляторную роль в каталитической активности может играть так называемая ковалентная модификация, когда к ферменту присоединяется фосфатная группа (обычно у эукариот) или нуклеотид (обычно у прокариот) Ферменты, подвергающиеся ковалентной модификации, сопровождающейся модуляцией их активности, называются интерконвертирующими Они существуют в двух активных состояниях — высокой и низкой каталитической активности (рис 17) [c.77]

Регуляция активности белковых посредников транспортных систем может осуществляться путем обратимой ковалентной модификации (например, путем фосфорилирования регулируется активность фосфотрансферазной системы, а также K /Na" - АТФаза) или путем нековалентного взаимодействия с эффекторами. [c.68]

Еще один важный класс регуляторных ферментов-это ферменты, у которых переход активной формы в неактивную происходит путем ковалентной модификации молекулы фермента. К этому классу относится, например, такой важный фермент, как гликогенфосфорилаза из мьппц и печени, катализирующая реакцию [c.263]

Некоторые более сложные регуляторные ферменты модулируются посредством ковалентных и нековалентных механизмов. Такие ферменты катализируют реакции, представляющие собой наиболее важные этапы метаболизма поэтому они взаимодействуют со множеством регуляторных метаболитов, осуществляющих как аллостерическую, так и ковалентную модификацию этих ферментов. К подобным ферментам относится только что рассмотренная глико-генфосфорилаза. Хотя регуляция этого фермента осуществляется в основном через ковалентную модификацию, как описано выще, возможно также и нековалентное (аллостерическое) взаимодействие его с аденилатом, который является активирующим модулятором фосфорилазы Ь (гл. 20). [c.264]

Другой пример - глутаминсинтетаза Е. соИ, один из наиболее сложных регуля-торньк ферментов, известных в настоящее время. Она взаимодействует со многими аллостерическими модуляторами и регулируется также путем обратимой ковалентной модификации (гл. 23). Оба этих фермента будут обсуждаться дальше в связи с их ролью в метаболизме. [c.264]

Взаимопревращения двух этих форм гликоген-фосфорилазы происходят под действием спехдафичных ферментов, катализирующих процесс ковалентной модификации (разд. 9.22) фосфорилазы. Фосфорилаза а превращается в менее активную фосфорилазу Ь под действием фермента, называемого фосфатазой фосфорилазы а этот фермент, катализируя гидролитический разрыв связей, удаляет из молекулы фосфорилазы а фосфатные группы, необходимые для каталитической активности (рис. 15-14). Фосфорилаза Ь вновь превращается в активную фосфорилазу а под действием фермента, называемого киназой фосфорилазы Ь он катализирует реакцию, в ходе которой АТР фосфорилирует остатки серина в активном центре молекулы фосфорилазы Ь, что и приводит к образованию фосфорилазы а. Таким образом, благодаря действию двух ферментов, фосфатазы фосфорилазы а и киназы фосфорилазы Ь, соотношение активной фосфорилазы а и сравнительно мало активной фосфори- [c.463]

Рис. 22-9. Аллостерическое ингибирование глутаминсинтетазы у Е. соИ. У этого организма глутамин является предшественником указанных здесь продуктов. Все они способны ингибировать фермент по типу обратной связи. Такое действие нескольких отрицательных модуляторов называется согласованным ингибированием. Глутаминсинтетаза резко ингибируется также избытком АТР, под влиянием которого она переходят в неа ивную форму вследствие ковалентной модификации тех остатков тирозина в ее субъединицах, которые важны для каталитической активности. В животных тканях активность глутаминсинтетазы регулируется гораздо более простым способом.

Специфические ферменты и кофакторы, удаляющие инициирующие остатки и сигнальные последовательности, моди-фидирующие концевые остатки, присоединяющие к ферментам простетические группы, осуществляющие ковалентную модификацию К-групп определенных аминокислот за счет присоединения фосфатных, метильных, карбоксильных или углеводных остатков [c.928]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология