Фосфатазы регуляции

Известно несколько типов протеинкиназ, активируемых различными эффекторами. Субстраты протеинкиназ —огромное количество белков, фосфорилирование которых приводит к изменению их активности. Более того, обнаружены протеинфосфатазы, которые, осуществляя гидролиз фосфатной группы, возвращают белковую молекулу в исходное состояние. Во многих случаях мишенью действия киназ являются другие киназы, которые фосфорилируют фосфатазы, в свою очередь регулируя их функцию. Таким образом, регуляция метаболизма имеет каскадный характер. [c.318]

Как отмечалось, в отличие от печени в мышечной ткани глюкозо-6-фосфатаза отсутствует. Пути распада и синтеза гликогена в печени в целом подобны таковым в мышце, однако имеются существенные различия в структуре печеночных и мышечных ферментов метаболизма, а также в механизмах регуляции их активности. [c.327]

Второй пример касается выработки фермента щелочной фосфатазы у кишечной палочки. Щелочная фосфатаза у этого микроба вырабатывается только тогда, когда в среде нет необходимых количеств неорганического фосфата. Функция щелочной фосфатазы [состоит в том, чтобы производить неорганический фосфат, когда его нет в среде в готовом виде, за счет отщепления его от различных органических соединений. Наоборот, при накоплении неорганического фосфата синтез фермента, за ненадобностью , прекращается. Регуляция синтеза этого белка-фермента оказалась следующей. Для цистрона-оператора и структурного цистрона, ответственных за синтез щелочной фосфатазы, имеется свой цистрон-регулятор. Однако этот цистрон-регулятор вырабатывает репрессор, который непосредственно не действует на цистрон-оператор и не может его закрыть. При этом цистрон-оператор открыт и благодаря этому структурный цистрон вырабатывает информационную РНК, которая является матрицей для синтеза белка-фермента щелочной фосфатазы, вследствие чего фермент продуцируется непрерывно. Однако, если во внешней среде появился неорганический фосфат, то он, взаимодействуя с репрессором, его активирует. Активированный репрессор начинает действовать на цистрон-оператор и, следовательно, на структурный цистрон, прекращая его деятельность, и в результате всего этого прекращается образование щелочной фосфатазы. [c.94]

Но если и сольватационные , и структурные вклады в А У+ специфичны для каждой реакции, то мы можем с полной уверенностью заключить, что только по чистой случайности количественные эффекты давления могли бы оказаться для всех пяти ферментов одинаковыми-, по всей вероятности, влияние давления на отдельные реакции будет в количественном отношении весьма различным. Так как известно, что з печени по меньшей мере три из этих пяти ферментов (глюкозо-6-фосфат — дегидрогеназа, глюкозо-6-фосфатаза и гексокиназа) участвуют в регуляции обмена глюкозо-б фосфата, можно думать, что дифференциальные эффекты давления будут сильно влиять на распределение потоков [c.313]

Воздействие поверхности носителя на ферментную глобулу сводится к изменению ее третичной структуры. Экстраполяция к б = О позволяет найти удельную активность изолированных глобул на носителе. Для ряда мембранных ферментов, таких как сукцинатдегидрогеназа, щелочная фосфатаза или цитохром с, наблюдается заметная активация, существенно зависящая от природы взятого носителя, а наибольшие эффекты найдены при адсорбции ферментов на фосфолипидных слоях. Эти данные показывают, что адсорбция фермента на мембране может выступать как мощный фактор регуляции каталитической активности, а определение природы активирующей по- [c.294]

Следует подчеркнуть, что даже в том случае, когда два или несколько ферментов фосфорилируются одной протеинкиназой и дефосфорилируются одной фосфатазой, активности этих ферментов М0г)гг регулироваться независимо при изменении концентраций соответствующих субстратов и аллостерических эффекторов (разд. 4.8). Таким образом обеспечивается как синхронная, так и автономная регуляция активности различных ферментов. [c.100]

Фосфорилирование и дефосфорилирование катализируется протеинкиназами и протеинфосфатазами соответственно (рис. 10.10). В некоторых случаях конвертирующие ферменты сами являются обратимо модифицируемыми ферментами (табл. 10.3). Так, существуют киназы и фосфатазы протеинкиназы, катализирующие модификацию конвертирующих белков (протеинкиназ). Данные о принадлежности к обратимо модифицируемым ферментам протеинфосфатаз менее убедительны, хотя их активность подвержена регуляции. Активность протеинкиназ и протеинфосфатаз находится под гормональным контролем и регулируется также нервной системой, однако детали механизма этой регуляции неясны. [c.109]

К латеральным перемещениям вдоль мембраны способны и сами белковые комплексы. На это передвижение влияет величина их электрического заряда. Например, восстановление пластохинона PQ фотосистемой II приводит к активации киназы и фосфорилированию ССК . Фосфорилирование ССК увеличивает его отрицательный заряд, что способствует перемещению ССК в стромальную область мембраны и возрастанию миграции поглощенной энергии света к ФС I. Возросшая фотохимическая активность ФС I усиливает окисление PQ, что, в свою очередь, приводит к инактивации киназы, фосфатаза же дефосфорилирует ССК. Таким образом, обратимое фосфорилирование ССК представляет собой петлю обратной связи в системе взаимной регуляции [c.89]

В задачу работы входит знакомство с особенностями ферментных препаратов, являющихся интегральными компонентами мембран, а также изучение гидролазной и трансферазной активности глюкозо-6-фосфатазы микросомальных мембран печени крысы с целью оценить реальность их участия в механизме регуляции уровня сахара крови. [c.370]

В клетках (как и в пищеварительном канале) нуклеиновые кислоты постоянно подвергаются атаке со стороны различных нуклеаз. Например, существенным фактором в регуляции синтеза белков является разрушение— как правило, довольно быстрое — информационных РНК-Хотя ДНК сама по себе очень устойчива, нуклеазы призваны вырезать поврежденные сегменты из одиночных цепей, что является важной частью процесса репарации ДНК (гл. 15, разд. 3,2). Таким образом, наблюдается активное расщепление полинуклеотидов на мононуклеотиды, гидролизуемые далее фосфатазами до нуклеозидов. Нуклеозиды превращаются в свободные основания под действием нуклеозидфосфорилаз [уравнение (14-52)]. Дальнейший распад цитозина начинается его де- [c.166]

Характерной особенностью регуляторных механизмов, зависимых от обратимой модификации белков, является существование специальных ферментов, возвращающих модифицированные белки в их исходное состояние покоя циклический АМР гидролизуется фосфодиэстеразой до АМР, а все образующиеся фосфорилированные белки подвергаются гидролизу под действием фосфопротеинфосфатазы, в результате которого происходит удаление фосфатных групп [50]. Эти релаксационные реакции обозначены на рис. 11-10 пунктирными линиями. Действие фосфатаз также, несомненно, подвержено регуляции, однако о соответствующих механизмах нам мало что известно. Инсулин же при его введении в организм крыс, больных диабетом, стимулирует, вероятно, непрямым путем быстрое превращение неактивной формы (D-формы) гликогенсинтетазы печени в активную (1-форму) [51]. [c.509]

Вопрос о связи между действием фосфофруктокиназы и фруктозо-1,6-дифосфатазы [уравнение (11-19), стадия г рис. 11-11] остается нерешенным. Фруктозо-6-фосфат фосфорилируется и дает фруктозодифосфат, который в свою очередь гидролизуется, вновь превращаясь в фруктозо-6-фосфат. В результате получается бесполезный цикл (часто называемый бессмысленным циклом или субстратным циклом), который по существу ничем не завершается, кроме расщепления АТР до ADP и Р (АТРазная активность). Циклы этого типа часто встречаются в метаболизме, однако обычно они не приводят к гибельно быстрой потере АТР из-за четкого контроля метаболических процессов. В принципе в данный момент времени полностью активируются только один из двух ферментов, катализирующих стадию г [уравнение (11-19)]. В зависимости от метаболического состояния клетки может активно протекать процесс распада при небольшом биосинтезе или активный процесс биосинтеза при слабом распаде. Некоторые из механизмов контроля показаны на рис. 11-11. Содержание АТР и АМР играет при этом наиболее важную роль—низкая концентрация АМР включает киназу и выключает фосфатазу. У разных видов ингибирующее действие по типу обратной связи может оказывать АТР, РЕР или цитрат. Не исключено, что в будущем будут обнаружены новые механизмы регуляции фруктозо-1,6-дифосфатазой. [c.513]

Исходный витамин D3 является регулятором образования гидроксилиро-ванной формы 25-(ОН) D3, ингибируя активность фермента 1-а-гидроксила-зы. Как уже было отмечено, биологические функции витамина D в основном связаны с действием его метаболитов. Физиологические концентрации кальция в крови поддерживаются системой, составной частью которой являются гидроксилированные формы D3. Идентифицирован механизм активации щелочной фосфатазы и кальций-зависимой АТФ-азы посредством метаболита витамина D3, а именно 1,25-(ОН)2 D3. Этот метаболит, локализованный в ядрах, принимает участие в регуляции генной активности. Гидроксилированные формы витамина D3 способствуют минерализации тканей, а также нормальному функционированию паращитовидных желез. [c.99]

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.

Рис. 16-14. Регуляция пируватдегидрогеназной реакции путем ковалентного взаимопревращения активной и неактивной форм фермента. Ионы Са способствуют образованию активной формы фермента, стимулируя фосфатазу фосфопируватдегидрогеназы.

Кишечный сок. Кишечный сок выделяется железами слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки, когда химус выходит из желудка. Каков механизм, регулирующий отделение этого сока, еще не совсем понятно. Очевидно, регуляция осуществляется несколькими путями, в том числе и гормональным. Основные компоненты кишечного сока перечислены в табл. 55. Богатый ферментами кишечный сок имеет очень большое значение для переваривания пищи. Различные пептидазы заканчивают гидролиз белков до аминокислот. Сахараза, мальтаза и лактаза превращают основные дисахариды — сахарозу, мальтозу и лактозу — в глюкозу, фруктозу и галактозу. Простые жиры расщепляются липазой, более сложные — гидролизуются лецитииазой и фосфатазой. Нуклеиновые кислоты (см. гл. 22) расщепляются своими специфическими ферментами. [c.367]

Инвертаза дрожжей, которая переносит -фруктофуранозильный остаток от сахарозы к воде, сильно ингибируется фруктозой, но не глюкозой. Фосфатазы многих организмов ингибируются фосфатом. (Фосфаты также вызывают репрессию синтеза щелочной фосфатазы у Е. oli.) Можно привести много подобных примеров ингибирования ферментов продуктом реакции. Значение этого механизма регуляции in vivo еще в значительной мере находится в области предположений. [c.17]

Дальнейшие пути воздействия инсулина на обмен веществ пока не известны Предполагают, что инсулин оказывает свое характерное действие в основном путем регуляции генной активности, ведущей к образованию ферментов, вызывающих определенные метаболические изменения. В результате инсулин существенно влияет ва несколько звеньев обмена веществ. Он способствует использованию глюкозы тканями, фосфорилированию ее с участием фермента глюкокиназы, благодаря чему уровень глюкозы в крови снижается. Наряду с агим он тормозит активность фермента глюко-зо-6-фосфатазы, защищая гексозофосфаты от дефосфорилирования. Повышение концентрации глюкозо-6-фосфата создает условия для активации гликолиза, апотоми-ческого цикла, а также биосинтеза полисахаридов. Инсулин активирует биосинтез фермента гликогенсинтетазы в печени, что также ускоряет биосинтез гликогена. [c.276]

Обобщая механизмы межорганной регуляции гликолиза и глюконеогенеза, следует отметить, что объектом регуляции являются ферменты необратимых (специфических) реакций. Для гликолиза (мыщцы, печень, жировая ткань) — это гексокиназа, фосфофруктокиназа, пируваткиназа, для глюконеогенеза (печень) — это пируват-карбоксилаза и фосфатаза Ф-1,6-БФ. [c.166]

Одним из распространенных способов регуляции активности ферментов являются модификации молекул ферментного белка путем фосфорилирования — дефосфорилирования, протеолизного отщепления части белка либо другими воздействиями. Путем фосфорилирования с участием АТФ и Mg , а также дефосфорилирования, катализируемого ферментами (фосфатазой), регулируется активность тканевых липаз, расщепляющих нейтральные жиры, и фосфорилазы, расщепляющей гликоген (рис. 105). Часто процессы фосфорилирования — дефосфорилирования ферментов в цитоплазме клеток связаны с процессами гормональной регуляции посредством цАМФ, Са или других передатчиков действия гормона. [c.269]

Репрессия ферментов может возникнуть в случае, если синтезируемое ими вещество дается клетке уже в готовом виде. Так, например, бактерии кишечной палочки синтезируют фермент фосфатазу, гидролизующий органические соединения, освобождая от них неорганический фосфор, необходиглый клеткам. Но если поместить эти бактерии в среду с достаточным количеством неорганического фосфора, то синтез фосфатазы в них полностью подавляется (репрессируется). Если в среде отсутствует аминокислота триптофан, то через несколько минут начинается синтез ферментов, участвующих в образовании триптофана. Эти факты свидетельствуют о существовании своеобразной регуляции синтеза различных белков в клетке. [c.292]

Имеются ли фосфатазы, специфичные для N-ацетилгексозаминов, в настоящее время не выяснено. Вероятно, это объясняется тем, что ранее фосфатазы рЕ ссматривались как примеси, которые необходимо удалять, изучая субстраты и продукты ферментативных реакций. Тем не менее, специфические и неспецифические фосфатазы должны, несомненно, играть важную роль в регуляции клеточного обмена, улавливая продукты реакций и направляя их по тому или иному пути превращений. Только фосфатаза из экстрактов N. rassa, очищенная в 75 раз, обладала специфичностью к в-глюкозамин-6-фосфату. Фермент (КФ 3.1.3.9) имел оптимум pH 6—7,5 и отщеплял фосфат от в-глюкозамин-6-фосфата в 25 раз быстрее, чем от глюкозо-6-фосфата или фруктозо-6-фосфата [42]. [c.276]

В следующей главе мы рассмотрим вопрос о том, каким образом изменение формы фермента при фосфорилировании усиливает или подавляет его активность. Последующее удаление фосфатной группы, сводящее к нулю эффект фосфорилирования, достигается при помощи другого фермента, называемого фосфопротеш-фосфатазой Ковалентная модификация ферментов - это регуляция в новом измерении, поскольку она делает возможной регуляцию специфических последовательностей реакпий такими сигналами (например, гормонами), которые не являются промежуточными продуктами метаболизма. [c.110]

Д. Влияние на метаболизм липидов. Липогенное действие инсулина уже рассматривалось в разделе, посвященном его влиянию на утилизацию глюкозы. Кроме того, инсулин является мощным ингибитором липолиза в печени и жировой ткани, оказывая, таким образом, непрямое анаболическое действие. Частично это может быть следствием способности инсулина снижать содержание сАМР (уровень которого в тканях повышается под действием липолити-ческих гормонов глюкагона и адреналина), а также способности инсулина ингибировать активность гормон-чувствительной липазы. В основе такого ингибирования лежит, по-видимому, активация фосфатазы, которая дефосфорилирует и тем самым инактивирует липазу или сАМР-зависимую протеинкиназу. В результате инсулин снижает содержание жирных кислот в крови. Это в свою очередь вносит вклад в действие инсулина на углеводный обмен, поскольку жирные кислоты подавляют гликолиз на нескольких этапах и стимулируют глюконеогенез. Данный пример показывает, что при обсуждении регуляции метаболизма нельзя учитывать действие лишь какого-либо одного гормона или метаболита. Регуляция—сложный процесс, в котором превращения по определенному метаболическому пути пред- [c.257]

Еще один способ контролирования эффекта— регуляция процесса дефосфорилирования белков. Фосфопротеинфосфатазы сами по себе служат объектом регуляции посредством как фосфорилирова-ния-дефосфорилирования, так и воздействия различных веществ. Больше всего накоплено сведений о роли фосфатазы в регуляции обмена гликогена в мышцах. В этой ткани обнаружено два типа фосфопро-теинфосфатаз. Тип I дефосфорилирует преимущественно Р-субъединицу киназы фосфорилазы, тогда как тип II — а-субъединицу. Активность фосфатазы [c.166]

Регуляция активности сложного мультиэнзимного пируват-дегидрогеназного комплекса осуществляется несколькими путями. В настоящее время наиболее детально исследован механизм ковалентной химической модификации фермента. Этот механизм включает АТФ-зависимое фосфорилирование с помощью ПДГ-киназы, приводящее к образованию неактивного ком-[шекса, и дефосфорилирование, катализируемое специфической фосфатазой, которое приводит, напротив, к образованию активной формы комплекса. Реакциям сфорилирования-дефос-форилирования подвергается лишь один из компонентов ПДГ- [c.166]

Сходный механизм регуляции активности доказан для протеинфосфатазы I. Ингибитор этой фосфатазы, как упоминалось, также фосфорилируется и, соответственно, активируется с помошью А-киназы, Интересно, что молеку-лярная масса ингибитора фосфопротеинфосфатазы I также 18 кД. Таким образом, можно полагать, -гго механизм цАМФ-зависимой регуляции гидролиза 2-5А не является уникальным. Вероятно, подобным образом регулируется активность и других ферментов. [c.344]

В случае индукции и репрессии исследователь имеет дело с так называемой негативной регуляцией выражения генов. Существует также механизм позитивной регуляции — активация действия генов, которая осуществляется с помощью аллостери-ческих регуляторных белков. Наиболее известные и хорошо изученные примеры такого рода регуляции — это регуляция катаболизма арабинозы и синтеза щелочной фосфатазы у Е. соИ. [c.19]

Наиболее подробно изучена регуляция генов, контролирующих усвоение галактозы и синтеза изозимов кислых фосфатаз у Sa h. erevisiae. Показано, что эти системы регуляции действуют как на уровне транскрипции, так и на посттранскрипционном уровне. При этом осуществляется многоступенчатая, или каскадная, регуляция, в которой участвуют элементы позитивного и негативного контроля, последовательно регулирующие активность друг друга. Целостная схема регуляции действия гена у эукариот пока не построена ни для одной системы. [c.424]

Каким образом осуществляется регуляция канала кальциевого выброса Увеличение концентрации цитоплазматического Са + в результате выхода катиона из саркоплазматического ретикулума активирует кальмодулинзависимую протеинкиназу, что приводит к фосфорилированию 60 кД-белка и переходу канала выброса в рефрактерное состояние (D. Н. Kim, N. Ikemoto, 1985). При последующей аккумуляции Са + ретикулумом и уменьшении концентрации свободного Са + в цитоплазме регуляторный белок дефосфорилируется, так как в этих условиях активность фосфатазы превышает активность протеинкиназы. В результате каналы выброса вновь становятся способными реагировать на очередной сигнал. [c.90]

Ферменты, катализирующие неравновесные реакции, чаще всего являются аллостерическими, и их регуляция быстро осуществляется по принципу обратной связи или прямой связи под действием аллостерических модуляторов в ответ на потребности клетки (см. гл. 9). Другие механизмы регуляции, связанные с действием гормонов, обеспечивают потребности организма в целом. Гормональная регуляция осуществляется с помощью нескольких механизмов (см. гл. 43), одним из которых является ковалентная модификация фермента путем фосфорилирования и дефосфорилирования. Этот процесс протекает быстро одной из промежуточных стадий часто является образование сАМР, который в свою очередь стимулирует переход фермента из одной (например, неактивной) формы в другую. В процессе участвуют далее сАМР-зависимая протеинкиназа, которая катализирует фосфорилирование фермента, или специфические фосфатазы, катализирующие его дефосфорилирование. Активной формой может быть либо фосфорилированный фермент, как в случае ферментов, катализирующих пути катаболизма (например, фосфорилаза а), или дефосфорилирован-ный фермент, как в случае ферментов, катализирующих процессы биосинтеза (например, г.шкогенсинта-за а). [c.214]

Продуктами генов- энхансеров являются белки с молекулярной массой 25—30 кДа, способные связываться с промоторной областью. Как правило, такая система двухкомпонентна и включает сигнальный белок (его называют также сенсорным), способный чувствовать изменение условий окружающей среды (появление субстратов или продуктов, изменение физико-химических условий) и стимулировать синтез другого белка — активатора , который и запускает транскрипцию искомого белкового посредника. Сказанное поясняет рис. 29, где изображена схема регуляции оперона щелочной фосфатазы Es heri hia oli. [c.77]

Регуляция ионами особенно важна в мышцах. Потенциал действия увеличивает концентрацию Са2+ в митохондриях, что одновременно ингибирует киназу и активирует фосфатазу это быстро переводит ПДК в активную нефосфорилированную форму. Одновременно Са + активирует регуляторные ферменты ЦТК, и ацетил-КоА быстро окисляется, обеспечивая синтез АТР для работы мышц. [c.128]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология