Активация предшественников ферментов

АКТИВАЦИЯ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ ФЕРМЕНТОВ 215 [c.215]

АКТИВАЦИЯ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ ФЕРМЕНТОВ [c.215]

Более распространенным типом регуляции, чем активация предшественником, является ингибирование по типу отрицательной обратной связи, когда накопление конечного продукта метаболической цепи приводит к выключению ферментов, необходимых для его синтеза. Чаще всего подавляется активность первого фермента, занимающего ключевое положение в данной биосинтетической цепи. В то же время продукт часто подавляет активность более чем одного фермента цепи (рис.6-15). Когда клетка продуцирует два или большее число изоферментов, специфическим продуктом нередко ингибируется только один из них. Например, на рис. 6-15 продукт Р подавляет активность только одного из двух изоферментов, катализирующих превращение А в В активность же другого контролируется путем химической модификации. [c.70]

Как известно, ряд ферментов синтезируется в организме в неактивной форме предшественника фермента. В этом случае специфический белок-фермент образуется из неспецифического белка-предшественника, еще неспособного выполнять каталитическую функцию, и его превращение в биокатализатор происходит под влиянием субстрата, который играет ведущую роль в соответствующей перестройке специфического белка в фермент. Появление ферментативной активности в данном случае может быть сопряжено с изменением конформации полипептидной цепи, агрегацией субъединиц фермента, разрушением специфического ингибитора ферментов. Протеолитические ферменты, катализирующие различные процессы пищеварения в желудочно-кишечном тракте, например трипсин и химотрипсин, синтезируются в неактивной форме в виде трипсиногена и химотрипсиногена. Активация их происходит за счет протеолиза, катализируемого ферментом трипсином. Как видно, трипсин активирует пре-фермент и регулирует необходимое количество активной формы фермента. [c.438]

Аллостерическая активация (активация предшественником). Накопление субстрата стимулирует его распад (часто по типу положительного кооперативного эффекта на уровне первого или последнего ферментов). [c.77]

Примером необратимой модификации служит активация пищеварительных ферментов, действующих на пищевые белки. Так, в составе желудочного сока содержится белок пепсиноген, не обладающий каталитической активностью. В полости желудка под действием соляной кислоты от этого белка отщепляется небольшой полипептид и образуется очень активный фермент, расщепляющий в пищевых белках пептидные связи, - пепсин. (Белки, являющиеся предшественниками ферментов, называются проферментами.) [c.34]

В ряде случаев ферментативная активность изменяется в результате ковалентной модификации молекулы фермента. При процессах одного типа происходит активация неактивного предшественника фермента, зимогена, в результате действия протеолитических ферментов при процессах другого типа осуществляется модификация одного фермента другим, приводящая к ковалентному присоединению к модифицируемому ферменту небольшой группы. [c.277]

Химотрипсин — наиболее хорошо изученный протеолитический фермент. Он катализирует гидролитическое расщепление пептидной (или сложноэфирной) связи, в образовании которой принимают участие фенилаланин, тирозин или триптофан. Образование химотрипсина происходит в поджелудочной Железе первоначально образуется неактивный химотрипсиноген (зимоген) — резервная форма фермента. Основной компонент, химотрипсиноген А, представляет собой полипептидную цепь из 245 аминокислотных остатков и 5 дисульфидных мостиков. Активация и образование активного о -химотрипсина осуществляются сложным путем. После триптического расщепления связи Аг -11е последовательно одии за другим из молекулы отщепляются дипептиды 8ег -Аг и ТЬг -А5п . В результате одноцепочечный предшественник переходит в трехцепочечную молекулу фермента. Цепи А, В и С химотрипсина соединены исключительно дисульфидными связями. Рис. 3-32 показывает пространственную модель химотрипсина, установленную на основе рентгеноструктурных данных. [c.408]

Отщепление фрагментов от коллагена после его обработки и транспортировки в виде растворимого предшественника Активация протеазы в соответствующее время и в физиологически обусловленном месте Защитная триггерная система многих проферментов усиление отклика с использованием каскада ферментов контроль на каждом уровне каскада Защитная триггерная система по меньшей мере из 18 сывороточных белков серией специфически протеолитических реакций ограничивается действие комплемента во времени и пространстве. Растворимые белки присоединяются к мембране Протеаза пораженной клетки выделяет летальный фрагмент токсина, обладающий ферментативной активностью [c.73]

Регуляция ферментативной активности может осуществляться за счет ограниченного протеолиза. Многие протеиназы, функционирующие вне клеток, например в крови или в пищеварительном тракте, синтезируются в виде неактивных предшественников. Активация их связана с гидролизом некоторых пептидных связей в полипептидной цепи. В качестве примера можно привести ферменты свертывания крови, а также такие ферменты пищеварительного тракта, как трипсин и химотрипсин и др. [c.82]

Подобно протеолитическим ферментам поджелудочной железы, пепсин синтезируется в форме предшественника пепсиногена (обш,ее название всех подобных предшественников — зимоген). Пепсиноген — белок, полученный в кристаллическом виде,— содержится в слизистой желудка его молекулярный вес равен приблизительно 42 ООО, а изоэлектрическая точка лежит при pH 3,7. Превращение пепсиногена в пепсин катализируется ионами водорода поэтому можно полагать, что оно осуществляется после перехода пепсиногена в сильно кислый желудочный сок. Роль катализатора в этой реакции играет, по-видимому, сам пепсин. Реакция активации является, таким образом, аутокаталитической. Поскольку молекулярный вес пепсина равен 35 ООО, превращение пепсиноген-> пепсин связано со значительным укорочением полипептидной цепи. Оно происходит за счет отщепления N-концевого участка пепсиногена, в котором сосредоточены все основные аминокислоты. Среди продуктов отщепления обнаруживается ингибитор пепсина с молекулярным весом 3242 и пять более мелких фрагментов, в сумме отвечающих молекулярному весу около 4000. Связи, но которым атакует пепсин, показаны на фиг. 122. [c.424]

Наиболее широко распространенным механизмом регуляции ферментов в клетках является, по-видимому, аллостерическая активация или ингибирование, которые вкратце рассмотрены выше (разд. Б, 6). Метаболические пути контролируются аллостерическими механизмами самых разных типов наиболее распространенными из них являются следующие два механизма. Первый может быть назван активация предшественником. Метаболит, действующий как аллостерический эффектор, включает фермент, катализирующий превращение либо этого же метаболита, либо продукта, находящегося немного далее в цепи превращений. Например, на рис. 6-15 метаболит С (предшественник) активирует фермент, который катализирует практически необратимое превращение соединения D. В других случаях активация является менее прямой. Вк,тюченный фермент может участвовать в образовании второго [c.69]

Специфический протеолиз — удобный процесс для образования сложных белковых структур. Во многих случаях белки модифицируются путем расщепления одной или нескольких пептидных связей. Для обозначения этого типа катализируемых ферментами реакций, которые играют доминирующую роль во многих физиологических процессах [137—139], используются термины ограниченный протеолиз или специфический протеолиз (табл. 4.2). Хорошо известными примерами специфического расщепления полипептидов являются активация предшественников пищеварительных ферментов, морфогенетические процессы в бактериальных вирусах и каскадные процессы коагуляции и комплементного действия крови [138, 140]. Недавно было показано, что механизмы посттрансля-ционного расщепления имеют место также при образовании таких разных белков, как инсулин, коллаген и специфичные белки вирусов. Кроме того, высокоспецифичное протеолитическое расщепление ферментов важно при инактивации и активации специфических внутриклеточных ферментов (табл. 4.2). [c.72]

Трипсиноген превращается в трипсин, который в свою очередь активирует многие другие ферменты. Во многих системах специфические протеазы не были обнаружены. Типичным примером достаточно подробно изученного процесса ограниченного протеолиза является активация в пищеварительном тракте зимогенов [1, 138, 139], неактивных предшественников ферментов [143]. Ключевым пищеварительным ферментом считается протеаза трипсин [1], не только ввиду его собственной активности по отношению к перевариваемому белку, но и потому, что он является единственным активатором других зимогенов, в частности химотрипсиногенов, прокарбоксипептидазы, проэластазы и профосфолипазы А. Сам трипсин выделяется в двенадцатиперстной кишке в виде неактивного предшественника трипсиногена (рис. 4.5). [c.74]

Если токсин продуцируется протеолитическим штаммом, то предшественник токсина активируется собственными эндогенными ферментами. Если культура непротеолитическая, что относится ко воем штаммам типа Е, то для активации предшественника требуется обработка его трипсином или трипсиноподобными ферментами. Протоксин, подвергнутый протеолизу, приобретает все свойства ботулинических нейротоксинов. [c.359]

ПРОТРОМБИН, гликопротеин плазмы крови. Мол. м. ок. 70 ООО. Белковая часть молекулы состоит из одной полипептидной цепи. Известна первичная структура для П. быка и человека. (582 аминокислотных остатка). На М-конце П. находится 10 остатков -у-карбоксиглутаминовой к-ты, необходимых для активации П. в тромбин. Синтез этих к-т осуществляется в печени карбоксилированием остатков глутаминовых к-т и регулируется витамином К. Содержание П. в плазме крови здорового человека 0,007—0,017%. ПРОФЕРМЕНТЫ (преферменты, зимогены), неактивные предшественники ферментов, образующиеся в ходе биосинтеза последних. Превращаются в ферменты а результате т. н. ограниченного протеолиза (расщепления обычно одной пептидной связи). Из П. синтезируются мн. протеолитич. ферменты, а также фосфолипазы. Биол. назначение П.— предотвращение преждеврем. проявления ферментативной активности внутри клеток и тканей, в к-рых осуществляется биосинтез ферментов. [c.485]

Образование из неактивных белков-предшественников установлено для целого ряда ферментов пепсина, реннина, трипсина, химотрипсина, карбоксипептидазы А их получали, соответственно, из пепсиногена, прореннина, трипсиногена, химотрипсиногена, прокарбоксипептидазы А. Активация предшественника характерна также для многих белков, участвующих в системе свертывания крови так, протромбин превращается в тромбин, плазминоген — в плазмин, а фибриноген — в фибрин. Имеются сведения о существовании в поджелудочной железе проэстеразы. [c.93]

Факторы XII, XI, IX, X, VII и протромбин представляют собой неактивные предшественники протео-литических ферментов, катализирующих активацию последующих факторов при наличии необходимых кофакторов. Фактор XIII—это предшественник фермента трансглутаминазы, но факторы VIII, V, фибриноген [c.49]

Рис. 1.4, Система метаболических реакций, обладающая ауторегуляторными свойствами. В системе имеется обратная (/) и прямая (2) связи. Прямая связь представляет собой активацию предшественником субстрата, которая приводит к увеличению скорости потребления продукта в побочных реакциях, катализируемых ферментом Е . Обратная связь —угнетение фермента , конечным продуктом Изменение скорости образования исходного субстрата 5о является возмущением в системе.

Хотя гибридомные технологии еще продолжают достаточно активно использоваться, с появлением новых эффективных методов белковой инженерии, в том числе систем отбора белков на основе разнообразных дисплеев и репрезентативных клонотек случайных белковых последовательностей, mAb начинают постепенно сдавать свои позиции. Новые технологии позволяют отбирать антитела требуемой специфичности непосредственно из суспензии фаговых частиц без иммунизации лабораторных животных и при этом получать белки с совершенно новой специфичностью к антигенам, которые неиммуногенны in vivo. Новые подходы дают возможность снять ограничения, накладываемые на производство антител особенностями иммунного ответа живого организма. В последние годы удалось получить большое количество рекомбинантных антител с новыми свойствами значительно уменьшить размер их молекул, а также объединить антитела в поливалентные гибридные комплексы, сильно повысив при этом их авидность. Генно-инженерными методами удалось объединить фрагменты антител с разнообразными аминокислотными последовательностями для обеспечения адресной доставки макромолекул. Такие гибридные молекулы, кроме антител, включают ферменты для активации предшественников цитоток-сичных лекарственных препаратов, токсины, белки вирусных частиц, используемые в генотерапии, и сами могут быть включены в липосомы для повышения эффективности химиотерапии. Рекомбинантные антитела применяют для получения биосенсоров, используемых при мониторинге исследуемых молекул в реаль- [c.409]

Белки классического пути активации и лизирую-щего мембрану комплекса обозначены каждый своим номером и вступают в реакцию актавации в следующем порядке lq, lr, ls, С4, С2, СЗ, С5, С6, С7, С8, С9. Среди них много предшественников ферментов — проферментов, которые приобретают активность только после расщепления. Обозначение активного фермента отличается от обозначения его неактивного преД1 ствен-ника надбуквенной чертой, например С1г. Продукты расщепления обозначаются так же, как исходные компоненты комплемента, но с добавлением строчных букв - обычно для меньшего фрагмента - а , а для большего — Ь , например СЗа и СЗЬ. Из этого правила имеется одно исключение С2Ь означает меньший, а С2а — больший фрагмент С2. [c.60]

Активности этих ферментов [уравнения (11.4—11.14)], переходящих в экстракт из клеток мезофилла С4-растений, вполне достаточно для того, чтобы поддерживать приемлемую скорость фиксации СО2 в С -цикле. Сообщалось, одиако, что уровень пируват, ортофосфат — дикииазы в клетках варьирует, возмол<но, в связи с различной степенью активации этого фермента. К тому же существуют доказательства, полученные в опытах на препаратах мезофилла (разд. 12.3), что все три метаболита (пируват, алании и ФГК) могут служить предшественниками на стадии карбоксилироваиия в Сгпути. [c.323]

П. ф. играют важную роль во мн. процессах, происходящих в организме, напр, при оплодотворении, биосинтезе белка, свертывании крови и фибринолизе, иммунном ответе (активации системы комплемента), гормональной регуляции. Во ми. этих случаях фермент расщепляет я субстрате лишь одну или неск. связей (ограниченный протеолиз). Активность П. ф. регулируется на посттрансляц. стадии путем активации их неактивных предшественников (зи-могенов), а также действием прир. ингибиторов ферментов (а -макроглобулина, ai-антитрилсина, секреторного панкреатич. ингибитора и др.). Нарушения механизмов регуляции активности П. ф.-причина мн. тяжелых заболеваний (мышечной дистрофии, аутоиммунных заболеваний, эмфиземы легких, панкреатитов и др.). [c.113]

Общеизвестно, что биологически активные белки, особенно секретируемые клетками, такие как ферменты и полипептидные гормоны, синтезируются в виде молекул неактивных предшественников, активируемых посредством специфического гидролитического удаления пептидных фрагментов в результате действия протеолитических ферментов. Этот ограниченный протеолиз вызывает конформационное изменение, в результате которого важные для активности группы занимают правильное пространственное взаимное расположение. Иногда расщепление пептидной связи может высвободить существенную для активности амино- или карбоксильную группу. Одним из простейших примеров ограниченного цротеолиза является активация трипсиногена до трипсина, катализируемая энтерокиназой и автокатализируемая самим трипсином. Процесс активации заключается в отщеплении гексапептида от Л -концатрипсиногена (12). [c.551]

Ферментативные методы гидролиза. Наиболее широко используемым ферментом при установлении первичной структуры белков является трипсин. Коммерческий бычий трипсин получают активацией его предшественника трипсиногена, выделяемого из секрета поджелудочной железы. Трипсин относится к клвссу сериновых протеинвз и проявляет наибольшую активность в диапазоне pH 7,0—9,0. Фермент обладает уникальной субстратной специфич- [c.41]

В заключение следует отметить, что функционирование всех факторов свертывания крови и белков системы фАбрииолиза осуществляется на основе некоторых общих принципов активации проферментов, или зимогеиов (превращение неактивного предшественника в активный фермент). Сравнение структур ряда факторов свертывания кровн показывает, что протеолитическим действием во всех случаях обладают С-концевые фрагменты, содержащие около 250 аминокислотных остатков, которые обнаруживают выраженную структурную гомологию как между собой, так и с другими [c.237]

НАДФН - основной донор электронов в восстановительных реакциях биосинтеза. В большинстве биосинтетических реакций продукты находятся в более восстановленном состоянии, чем предшественники. Высокоэнергетические электроны, необходимые для поддержания метаболических реакций поставляет НАДФН. Примером может служить биосинтез жирных кислот или активация О2 при действии оксигеназ со смешанной функцией, катализирующих реакции гидроксилирования. Необходимое количество НАДФН образуется в пентозофосфатном цикле, а также под действием фермента декарбоксилирующей малатдегидрогеназы при переносе ацетил-СоА из митохондрий в цитоплазму для синтеза жирных кислот. [c.439]

Все три фермента сока поджелудочной железы — трипсин, химотрипсин и карбоксипептидаза — производятся в виде неактивных проферментов, как и в случае пепсина. Трипсиноген превращается в трипсин веществом, обладающим характером фермента —энтерокиназой, содержащейся в кишечном соке. Характер этой активации неизвестен она не сопровождается уменьшением молекулярного веса, как в с.тучае пепсина. Образующийся трипсин активирует (автокаталитически) новые количества трипсиногепа. Химотрипсиноген и предшественник карбоксипептидазы сока поджелудочной железы активируются трипсином, но не энторокиназой. Следовательно, эта активация происходит только в кишечнике, где присутствует трипсин. Трипсин, химотрипсин и их оба профермента были получены в чистом, кристаллическом состоянии. [c.426]

Защита главных клеток от переваривания пепсином. Для того чтобы предшественник пепсина пепсиноген превратился в активный фермент, от его №конца должен отщепиться фрагмент, содержащий 42 аминокислотньк остатка. Процесс активации катализируется обычно самим пепсином, хотя при pH ниже 5 пепсиноген обладает слабой каталитической активностью. Кроме того, отщепляемый при активации фрагмент при pH выше 2 прочно связывается с активным центром пепсина, а при pH ниже 2-слабо. [c.776]

Предшественники (зимогены) — пепсиноген, трипсиноген и химо-трипсиноген получены в чистом виде. Активация заключается в удалении небольшого пептидного фрагмента и катализируется либо активной формой самого фермента, либо энтерокиназой, другим ферментом, имеющимся в пищеварительном тракте. При превращении трипсиноге-на в трипсин с N-конца белка отщепляются гексапептид вал— (асп)4 — лиз и N-концевой аминокислотой становится изолейцин (Нейрат , 1955). Активация других зимогенов более сложна. Ранние работы Бергмаина (1937) на простейших модельных пептидах показали, что ферменты избирательно расщепляют определенно пептидные связи. Пепсин, трипсин и химотрипсин известны как эндопептидазы, так как они расщепляют пептидные связи, расположенные внутри молекулы. Пепсин расщепляет амидные связи, образованные аминогруппами фенилаланина или тирозина химотрипсин расщепляет связи, образованные карбоксильными группами этих ароматических аминокислот. Трипсин расщепляет амидные связи, образованные карбоксильными группами основных аминокислот (лиз, арг). Эти протеолитические ферменты расщепляют также эфиры аналогичной структуры. Во всех случаях затрагиваются только пептиды, образованные -аминокислотами. Предположение Михаэлиса (1913), что реакции, катализируемые ферментами, проходят через стадию образования промежуточного фермент-субстратного комплекса, были подтверждены всеми последующими работами. С большой очевидностью показано, что каталитическая активность определяется небольшим участком фермента, так называемым его активным центром. [c.697]

Активация проферментов различных протеаз изучена в неодинаковой степени наиболее подробно исследованы активационные превращения трипсиногена, химотрипсиногена и прокарбоксипептидазы А, т. е. протеолитических ферментов поджелудочной железы. В пищеварительной системе их изменения не происходят изолированно, поскольку один из проферментов (трипсиноген) образует фермент, интенсивно активирующий другие предшественники. Сок поджелудочной железы остается неактивным, пока энтерокиназа не превратит трипсиноген в трипсин действие ее является пусковым моментом для всей системы. Далее начинается быстрая активация всех предшественников, которая происходит с резким ускорением, по автокаталитическо-му типу. Причина такого хода процесса в том, что трипсин образуется в результате автокатализа, поскольку он превращает все новые порции трипсиногена в трипсин. Активация других проферментов не является автокаталитической реакцией она происходит под действием трипсина, количество которого стремительно растет. [c.94]

Все проферменты поджелудочной железы активируются по сходному механизму для превращения в активную форму необходимо расщепление пептидной связи, образованной остатком аргинина или лизина около начала пептидной цепи предшественника. Именно это расщепление и производится трипсином или иным протеолитическим ферментом, осуществляющим активацию. Механизм действия всех таких ферментов, по-видимому, одинаков в основе его лежит гидролиз точно определенной пептидной связи, производимый в соответствии со специфичностью гидролизирующего фермента, причем необходима специфичность именно такого типа, как та, которой обладает трипсин. В трипси-ногене быка, например, разрывается связь между 6- и 7-амино-кислотными остатками, в химотрипсиногене — при действии трипсина — между 15-м и 16-м. Активация трипсиногена сопровождается отщеплением от белка гексапептида при активировании же химотрипсиногена фрагмент не отщепляется, так как его первый остаток остается соединенным с основной частью молекулы дисульфидной связью. [c.94]

У моллюсков литоральной зоны, например, пируваткиназа, подобно гомологичному ферменту из других источников, обнаруживает явную потребность в К . Так как пируват — непосредственный предшественник аланина, степень активации пируваткиназы внутриклеточными ионами К могла бы также отражать изменения в ионной концентрации крови и окружающей морской воды. Еще важнее то, что аланин действует как конкурентный ингибитор пируваткиназы и поэтому служит чувствительным сигналом обратной связи, регулируюи им свой собственный синтез из пирувата. Точно так же пролин регулирует собствен- ный синтез из глутамата. [c.139]

Перечисленные выше механизмы поражения синтеза ДНК могут еще более усиливаться за счет развития в ядре и цитоплазме облученных клеток вторичных процессов. Накопление некоторых метаболитов ДНК при активации процессов ее катаболизма или при блокировании реакций синтеза предшественников может привести к дальнейшему, более глубокому угнетению реакций синтеза ДНК или по механизму отрицательной обратной связи, или за счет специфического их действия на некоторые системы. Изменения проницаемости мембран, наблюдаемые после облучения, могут повлечь за собой обеднение клеточного ядра некоторыми критическими метаболитами синтеза ДНК, Этот процесс может привести к выходу из органелл клетки в цитоплазму разнообразных катаболических ферментов. Развиваясь и взаимноусиливаясь, все эти процессы приводят к гибели клетки. [c.128]

На основании приведенных данных можно сделать вывод о том, что снижение уровня ТМФ в облученном организме не определяется активацией ферментов катаболизма ТМФ и его предшественников, а происходит вследствие блокирования синтеза ТМФ из дУМФ. [c.138]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология