Взаимодействие субъединиц олигомерного фермента

Выберите основные особенности строения и функционирования аллостерических ферментов а) являются ключевыми ферментами метаболических путей б) имеют пространственно разделенный активный и аллостерический центры в) как правило, являются олигомерными белками г) не проявляют регуляторные свойства при диссоциации молекулы на протомеры д) при взаимодействии с лигандами происходит кооперативное изменение субъединиц. [c.66]

Однако вряд ли отсутствие взаимодействия между субъединицами характерно для всех олигомерных ферментов. Кооперативные эффекты, свойственные некоторым регуляторным ферментам (гл. 8), по-видимому, объясняются именно таким взаимодействием с этим же связан и феномен межаллельной комплементации (гл. 10 и работа [5278]), который лежит в основе восстановления каталитической активности. Для выяснения степени гетерологических взаимодействий были исследованы также искусственные гибридные ферменты, которые образуются при ассоциации нативных и модифицированных химическими методами полипептидов [1543] или при ассоциации субъединиц, полученных от разных видов [3561]. [c.109]

Второй путь регуляции состоит в обратимых взаимопревращениях различных конформационных состояний глутаминсинтетазы. Выделенный в присутствии двухвалентных металлов олигомерный фермент стабилен, обладает каталитической активностью, и его субъединицы, очевидно, достаточно плотно упакованы, поскольку ни одна из его сульфгидрильных групп не взаимодействует с обычными реагентами на эти группы. Однако при удалении двухвалентных катионов фермент переходит в неактивную форму при этом сульфгидрильные группы обнажаются, и в таком состоянии молекула более легко диссоциирует на составляющие ее субъединицы. Таким образом, изменение содержания в среде двухвалентных металлов также может играть определенную роль в осуществлении биологической регуляции. [c.119]

Предложено довольно большое количество теоретических моделей для кинетического описания явления отрицательной кооперативности. Однако нас интересуют в первую очередь модели, в которых предпринята попытка представить процессы, происходящие на уровне взаимодействия субъединиц. В качестве примера подобного подхода рассмотрим представления, развиваемые в работе [126]. Предполагается, что олигомерный фермент имеет, в отличие от [121], не два состояния всей структуры, а два состояния активных центров — открытое и закрытое. В этом случае только открытая конформация активного центра может обмениваться молекулами субстрата со средой, а каталитический акт происходит в закрытой конформации. Явление отрицательной кооперативности оказывается связанным с доступностью поступления субстратов в открытый и закрытый активные центры, которые, согласно автору, поочередно меняют свое состояние. Предполагается, что присоединяющиеся лиганды вызывают сопряженные конформационные флуктуации фермента, причем их частота должна быть оптимальной для совершения катализа. Однако в этой модели практически ничего не говорится ни о сути процесса катализа, происходящего в закрытом активном центре, ни о физических механизмах, обеспечивающих синхронность сопряженных конформационных флуктуаций с катализом и сменой продукта на новую молекулу субстрата. [c.106]

Считают, что структурной единицей Ка , К -АТФазы является димер (ар)2, а минимальной функциональной единицей — (а(З)-протомер (или а-субъединица). Олигомерный ансамбль ((аР)2-димер) АТФазы поддерживается в основном за счет взаимодействий а-субъединиц с цитоплазматической стороны в районе АТР-связывающ их центров, что обеспечивает стабильность четвертичной структуры, необходимой для проявления функциональной активности белка. Вместе с тем с функциональной точки зрения каждая а-субъединица в стабилизированном состоянии обладает полной гидролитической и транспортной активностью. Однако вопрос о биологической роли олигомеров фермента, образуемых в мембране, изучен далеко не полностью. По-видимому, наличие олигомерной структуры Ка , -АТФазы обеспечивает возможность реализации гибких механизмов , контролирующ их активность мембраносвязанного фермента (см. раздел 2.3.3). [c.46]

Модель простого последовательного механизма взаимодействия отличается от модели согласованного механизма в нескольких отношениях. Во-первых, модель последовательного механизма не предполагает равновесия между К- и Т-формами в отсутствие субстрата. Напротив, присоединение субстрата индуцирует переход от Т к К, Во-вторых, конформационный переход от Т к К в разных субъединицах фермента происходит не согласованно, а последовательно. Гибридной форме КТ отводится важная роль в модели последовательного механизма. В модели согласованного механизма наличие гибридной формы КТ исключается. Эта модель исходит из важной роли симметрии во взаимодействии субъединиц в олигомерных белках и потому предполагает ее сохранение при аллостерических переходах. Модель же последовательного механизма, напротив, построена на предположении, что субъединицы могут взаимодействовать, да- [c.121]

НАД-зависимые дегидрогеназы представляют собой довольно обширный класс ферментов, важной особенностью строения которых является наличие четвертичной структуры. Нативная молекула НАД-зависимых дегидрогеназ состоит из нескольких (от двух до восьми) идентичных субъединиц, причем каждая из них формирует свой собственный активный центр. При исследовании таких ферментов.возникает естественный вопрос — зачем же нужна олигомерная структура, если активный центр образуется без ее участия Одна из функций четвертичной структуры — стабилизация белковой глобулы за счет образования общего гидрофобного яд ра — была известна достаточно давно и не вызывала сомнений (например [1]). В отношении же роли ассоциации субъединиц в катализе и регуляции ферментативной активности долгое время сохранялись весьма неопределенные представления. С одной стороны, в каждой субъединице олигомера дегидрогеназ были все предпосылки для осуществления каталитического акта, а с другой — при проведении опытов в растворе накапливалось все большее количество данных об отсутствии активности у мономерных форм и о необходимости их ассоциации для появления активной молекулы фермента [2, 3]. Эти данные, а также факт существования кооперативных взаимодействий между субъединицами (что характерно для большинства дегидрогеназ) позволили ряду исследователей предложить следующую концепцию катализ возможен только при объединении нескольких субъединиц, поскольку для полного протекания реакции в активном центре одной субъединицы необходимы определенные изменения в сопряженном с ним активном центре другой субъединицы. Например, в случае глицеральдегид-З-фосфатдегидрогеназы (КФ 1.2.1.12) фосфоролиз ацилфермента с образованием продукта реакции (а возможно, и отщепление НАДН) в активном центре одной субъединицы происходит только при связывании субстрата в соседней субъединице [c.80]

Какие химические процессы лежат в основе супрессии (подавления) одной мутации другой мутацией, локализованной в иной точке хромосомы Однозначного ответа на этот вопрос дать нельзя. Редко мутация супрессируется другой мутацией, локализованной в пределах того же самого гена. Такой эффект может быть назван внутригенной комплементацией. Предположим, что мутация приводит к такой аминокислотной замене, которая нарушает стабильность структуры или функцию белка. Возможно, что мутация в другом сайте, захватывая остаток, взаимодействующий с замещенной аминокислотой, меняет характер взаимодействия двух остатков, что приводит к восстановлению функциональной активности белка. Так, например, если боковая цепь первой аминокислоты мала, а в результате мутации она замещается на более длинную боковую цепь, то вторая мутация, приводящая к уменьшению размера другой боковой цепи, может позволить образующемуся белку свертываться и функционировать подобно нормальному белку. Такой случай был обнаружен среди мутантов триптофансинтетазы [144]. Мутанты этого белка, у которых Gly-211 был заменен на Glu нли Туг-175— на ys, синтезировали неактивные ферменты, тогда как двойной мутант, т. е. мутант, в котором имели место обе эти замены, синтезировал активную триптофансинтетазу. Считают, что в большинстве случаев внутригенной супрессии происходят изменения во взаимодействии субъединиц олигомерных белков. [c.255]

Пару субъединиц, которые удерживаются вместе за счет контактов типа ау и связаны осью симметрии второго порядка (рис. 4-9, А), мы буде.м называть изологическим димером. Каждая точка одной субъединицы (например, а) может быть совмещена с такой же точкой другой субъединицы при повороте вокруг оси симметрии на 180°. Точки с я с одной субъединицы (см. рис. 4-9, А) расположены точно напротив соответствующих точек другой субъединицы. В центре структуры, изображенной на рпс. 4-9, А, имеется полость, поэтому группы с я с в действительности нг соприкасаются и основной вклад в связывание между субъединицами вносят парные взаимодействия типа a между группами, удаленными от оси симметрии. Однако реальный -белковый димер может и не иметь такой лолости. Пара идентичных связей в изологи-ческом димере называется обычно одиночной изологической связью. Такого рода связь включает парные взаимодействия между комплемен-тарны.ми группами (а/) и образуется за счет наличия пар идентичных групп, расположенных вдоль оси. Изологическое связывание играет исключительно большую роль в олигомерных ферментах, причем высказывалось даже предположение, что оно возникло на самых ранних стадиях эволюции ферментов. Вполне возможно, что сначала практически никакой комплементарности между взаимодействующими субъединицами не существовало и они соединялись за счет неапецифических взаимодействий в результате контактирования двух гидрофобных участков [42], однако в дальнейшем эволюция привела к появлению более специфических парных взаимодействий. [c.279]

Иммобилизация может быть использована также для предотвращения спонтанной ассоциации между субъединицами олигомерных белков. Она позволяет, например, определить, является ли субъединичная форма фермента каталитически активной. Если да, то сравнение свойств фер мента со свойствами соответствующего иммобилизованного олигомера может дать ценную информацию о влиянии взаимодействий субъединиц на ферментативные функции. Примером может служить работа Чена и др. [6], иммобилизовавших мышечную альдолазу в условиях, когда присоединяется только одна из четырех субъединиц. С помощью гуанидинхлорида. молекулы фермента, связанного с нерастворимым носителем, были диссоциированы и элюированы с колонки таким образом, что на колонке остались только ковалентно связанные развернутые субъединицы. Удаление диссоциирующего реагента приводило к свертыванию в нативную конформацию иммобилизованных субъединиц. При использовании мягких диссоциирующих реагентов было показано, что иммобилизованный мономер обладает той же активностью, что и тетрамер. [c.438]

В современной литературе вопросам функционирования олигомерных ферментов уделяется большое внимание. Уже в работах Кошланда, на основе концепции конформационной подвижности белков [53], развитой в принцип индуцированного соответствия , предложена модель работы олигомерных ферментов [104]. При этом используется идея о глобальной передаче конформационных изменений путем межсубъединичных взаимодействий. Модель Кошланда и др. основана на следующих постулатах в отсутствие лиганда белок существует в одной конформации лиганд, связываясь с субъединицей белка, вызывает в ней конформационное изменение, которое может передаваться на соседнюю субъединицу. Для описания связывания необходимо вводить столько констант, сколько существует центров связывания. В некоторых случаях это усложняет интерпретацию наблюдаемых экспериментальных данных. Однако, в принципе, аксиоматика этой модели такова, что кинетика практически любых олигомерных ферментов, для которых справедливо допущение о квазиравновесном связывании субстрата , может быть описана на ее основе. В зависимости от количества субъединиц и схемы взаимодействия между ними, модель допускает спектр состояний как лишенных симметрии, так и имеющих симметрию более низкого порядка по сравнению с максимальной, наблюдаемой у свободного фермента. [c.105]

Существенное значение для проявления функциональной активности Na" , К+-АТФазы и других векторных ферментов (Са -АТФаза, аденилатциклаза, цитохромоксидаза), состоящих из нескольких субъединиц, имеют степень олигомеризации и кооперативные взаимодействия субъединиц или доменов в составе олигомерных молекул, которые находятся под контролем внутренних и внешних факторов. Все вышеперечисленные регуляторные звенья, а именно взаимодействие физиологических лигандов со специфическими центрами связывания индуцируемые лигандами взаимодействия доменов внутри субъединиц, отдельных субъединиц, протомеров, олигомерных комплексов модуляторные эффекты липидного матрикса — лежат в основе краткосрочной (быстрой) или оперативной регуляции активности векторных ферментов биомембран при изменении функционального состояния клетки. Этот механизм реализуется за счет электростатических, гидрофобных, ван-дер-ваальсовых взаимодействий, [c.94]

Исследование взаимодействий субъединиц в олигомерных ферментах — это область кристаллографии. Мы знаем структуру дезоксигемоглобина и его полнстью лигандированной формы, а также имеем четкое представление о причинах кооперативности при связывании лигандов. Однако нам не известна кинетика путей перехода между двумя состояниями и структура промежуточных соединений. Хорошо описаны такие явления, как реакционная способность половины активных центров и отрицательная кооперативность связывания лигандов. Однако их значение еще не осознано в полной мере. [c.414]

Среди различных типов белок-белковых взаимодействий можно выделить несколько групп. Во-первых, взаимодействие химически идентичных мономеров, ведущее к образованию олигомерной молекулы фермента. Таким образом построены молекулы альдолазы и ГАФД из мышц кролика и многие другие ферменты. К другому типу взаимодействия относится формирование олигомерной молекулы из различных субъединиц, как это имеет место, например, в случае протеинкиназы из мышц. Третий тип белок-белковых взаимодействий — образование надмолекулярных комплексов, т. е. комплексов между различными белками. В частности, подобные взаимодействия имеют место между некоторыми ферментами гликолиза, между ферментами и структурными белками, между ферментами и мембранами. [c.389]

Фриден [6, 7] предпринял интересное теоретическое исследование, исходя из гипотезы разделения центров. В первой своей работе он вывел кинетические уравнения для случая канонического односубстратного механизма, осложненного участием эффектора и центра его связывания в молекуле фермента. С помощью этих уравнений оказалось возможным выразить регуляторное поведение фермента, не прибегая к представлению о множестве взаимодействующих центров связывания субстрата. Во второй работе автор усложнил систему, введя представление о множестве центров, и провел сравнение различных моделей механизма. Этот метод позволяет различать механизмы процесса, не прибегая к предположению о существовании неактивных субъединиц. В предложенной модели, которая представляет собой дальнейшее развитие модели Моно (см. ниже), вводится представление о частичном связывании субстрата как субъединицами, так и олигомерной формой фермента . [c.240]

Можно высказать также следующее соображение в пользу ослабления аллостерических механизмов регуляции в метаболоне. Аллостерический механизм регуляции в изолированном ферментном олигомере реализуется благодаря согласованным конформационным изменениям субъединиц. В метаболоне иерархически более важными становятся согласованные изменения конформаций молекул ферментов, входящих в состав комплекса. Изменения конформаций субъединиц в отдельной олигомерной молекуле фермента играют подчиненную роль. Наконец, следует иметь в виду, что благодаря белок-белковым взаимодействиям в метаболоне скорость передачи воздействия связывающегося метаболита-регулятора на активный центр соответствующего фермента будет снижена. [c.192]

Иммобилизация подавляет такие полимолекулярные инактивационные процессы, как агрегация и автолиз. Дело в том, что в иммобилизованном состоянии подвижность белков, как правило, резко ограничена, в то время как существенной стадией обоих механизмов является перемещение двух (или нескольких) молекул ферментов друг к другу с их последующим взаимодействием. По этой же причине для многих форм иммобилизованных белков исключен механизм инактивации путем сорбции на стенках реакционного сосуда и часто удается существенно затормозить необратимую диссоциацию олигомерных белков на субъединицы. [c.126]

До сих пор речь шла о моделях аллостерической регуляции активности ферментов, в которых ферментативный олигомер считается недиссоциирующим. Однако регуляторные ферменты способны в определенных условиях диссоциировать на отдельные субъединицы, причем степень диссоциации, как правило, зависит от присутствия субстратов и аллостерических эффекторов. Это свойство регуляторных ферментов позволяет предложить модель, в которой аллостерические взаимодействия опосредуются смещением равновесия между олигомерными формами фермента под действием субстрата или эффекторов. Подобные представления были впервые развиты в 1967 г. в работах Б. И. Курганова [94, 77, 95], американского ученого Frieden [96, 97] и австралийских ученых [98]. Принципиальное отличие работ Б. И. Курганова от этих работ состоит в том, что в них изложены принципы анализа диссоциирующих ферментативных систем, позволяющие выделить кинетические эффекты, связанные с изменением степени диссоциации ферментативного олигомера под действием субстрата и алло-стерческих эффекторов. Кинетическое поведение регуляторного фермента, для которого аллостерические взаимодействия опосредуются смещением равновесия между олигомерными формами фермента, должно зависеть от концентрации фермента. [c.109]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология