Ферменты изменение конформации в области

Аминокислотные остатки, замененные на остатки цистеина, располагались в активном ферменте близко друг к другу, так что при образовании новых дисульфидных связей общая конформация молекулы существенно не изменялась, Кроме того, они находились вне активного центра фермента - области, наиболее чувствительной к малейшим изменениям конформации. Связи образовывались между остатками 3 и 97, 9 и 164, 21 и 142 (начало нумерации с N-конца), [c.168]

Неконкурентные ингибиторы взаимодействуют с ферментами не в области активного центра, а на каком-то от него удалении, причем никаким избытком субстрата из комплекса не удаляются. При взаимодействии ингибитора с ферментом происходит изменение его конформации с последующей частичной дезинтеграцией активного центра. При взаимодействии фермента с неконкурентным ингибитором изменяется ферментативной реакции. [c.77]

Большое значение для функционирования Б. в качестве биологически активных веществ может иметь конформационная лабильность их молекул. Очевидно, имеются локальные изменения конформации, напр, в области активного центра ферментов. [c.122]

Экспериментальные данные показывают, что кислотно-основные группы фермента должны находиться в определенном состоянии ионизации. Поэтому активность ферментов сильно зависит от pH среды, в которой протекает биохимическая реакция. Для каждого фермента существует такая область значений pH, в которой активность фермента наибольшая. Качественно такую зависимость можно объяснить изменением конформации макромолекулы в результате перераспределения зарядов. [c.501]

Активность фермента определяется не только химическим строением активного центра, но и конформацией фермента. Инактивация фермента может происходить или в результате изменения химического состава активного центра, или вследствие изменения конформации. Последнее в ряде случаев приводит к тому, что активный центр становится недоступным. Возможности небольших изменений конформации в области активного центра позволяют наилучшим способом объединить молекулы субстрата с активным центром при образовании активного промежуточного продукта. [c.506]

Для установления роли данных ионогенных групп лизоцима в катализе и (или) в поддержании каталитически активной конформации активного центра в работе [64] была изучена рН-зави-симость инактивации лизоцима нод действием ультразвука. Как видно из рис. 22, группа с рК 5,0, контролирующая каталитическую активност лизоцима, не проявляется в рН-зависимости константы скорости инактивации фермента под действием ультразвука. Следовательно, протонирование этой группы не приводит к какому-либо существенному конформационному изменению в активном центре лизоцима, хотя и делает фермент каталитически неактивным. С другой стороны, ионогенные группы фермента с рК<2 и рК в области 9—11 контролируют конформационную [c.199]

Однако существуют веские свидетельства в пользу того, что для проявления каталитической активности необходима имидазольная группа остатка гистидина в активном центре фермента. Зависимость от pH максимальных скоростей как стадии ацилирования, так и деацилирования показывает, что активность фермента пропорциональна доле основной формы группы с рК 7, что лежит в области рК, ожидаемой для имидазольной группы. Одно это не может служить строгим доказательством, что имидазольная группа включается в активный центр это значение рК может отражать 1) ионизацию некоторой другой ионогенной группы, величина рК которой искажена белком 2) имидазольную группу, протонизация которой вызывает образование каталитически неактивной конформации фермента 3) изменение скорость определяющей стадии, а не ионизацию какой-либо группы. Более строгое свидетельство, что имидазольная группа участвует в катализе, следует из факта, что фермент необратимо инактивируется при алкилировании имидазольной группы аналогом субстрата хлоркетоном VIH. [c.177]

Именно наличие выделенных механических степеней свободы позволяет рассматривать смещения, происходящие в разных областях макромолекулы, как изменения, совершающиеся в один акт. Энергия, сосредоточенная на этих медленно релаксирующих степенях свободы, не диссипирует быстро в теплоту за счет размена по другим обычным степеням свободы, что используется фактически для обеспечения направленного характера релаксационных процессов в ферментативном катализе. С такой нетрадиционной точки зрения, теряет непосредственный смысл использование понятий энергии и энтропии активации, как это делают в теории активированного комплекса. Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры определяется не числом активных молекул с энергией, достаточной для преодоления барьера, а влиянием температуры на конформацию макромолекулы и, следовательно, на путь и скорость ее последующей релаксации (см. 2, гл. УП). Все молекулы субстрата, образовавшие правильный комплекс с ферментом, претерпевают химическое превращение в результате самопроизвольной релаксации фермента к новому конформационному состоянию. Конечно, с термодинамической точки зрения, общей движущей силой процесса является разность химических потенциалов субстрата и продукта. Однако она определяет лишь число встреч молекул фермента и суб- [c.426]

Например, в кристаллах миоглобина и гемоглобина их от 5 до ю лизоцима - всего 5. Дж. Рапли, детально изучивший этот вопрос, в своем обзоре пишет "...кристалл глобулярного белка можно рассматривать как упорядоченный и открытый ансамбль компактных молекул, имеющих почти что минимальный контакт с областью, не занятой твердым веществом. Эта область составляет около половины объема кристалла-она непрерывна, заполнена растворителем, аналогичным основной массе жидкости, и состоит из каналов, способных вместить молекулы соединений с молекулярной массой более 4000 [354. С. 257]. Полностью исключить возможность отклонения структуры белка в кристалле от структуры в растворе тем не менее нельзя. Но несомненно и то, что в большинстве случаев изменения могут коснуться только положений некоторых боковых цепей в областях контактов на периферии глобулы. Вероятность, что конформационные нарушения произойдут, и произойдут именно в активном центре, невелика, конечно, в том случае, когда кристаллизация осуществляется в условиях, близких к тем, при которых фермент или другой белок проявляет активность. При идентичности структур фермента в кристалле и растворе различия в эффективности катализа могут быть обусловлены лишь разными условиями диффузии субстрата и продуктов реакции и стерическими затруднениями для конформационных перестроек активного центра. Дж. Рапли по этому поводу замечает "...кристаллический белок обладает ферментативной активностью, и, хотя его свойства несколько отличаются от свойств растворенного белка, сам факт каталитического действия кристаллического фермента служит достаточно убедительным аргументом против предположения о большом изменении конформации в процессе кристаллизации [354. С, 271]. Таким образом, можно заключить, что рентгеноструктурные данные почти всегда правильно отражают укладку основной цепи белка и, как правило, буквально воспроизводят биологически активную конформацию. Поэтому все, что говорится Меклером и Идлис о "жидком" и "твердом белке, по моему мнению, представляется глубоко ошибочным и выглядит не более, чем попыткой спасти идею стереохимического кода. Неудачно также отождествление жидкого" белка с "расплавленной глобулой". Трудно предположить, что короткоживущее промежуточное состояние, которое возникает на последней стадии свертывания полипептидной цепи и о котором пока имеется лишь туманное предствление, является активной формой белка, способной функционировать длительное время. [c.538]

Многие теоретические представления в этой области базируются на аналогии между негиперболической зависимостью скорости реакции от концентрации субстрата в тех случаях, когда реакцию катализируют регуляторные ферменты, и сигмоидным характером зависимости связывания кислорода гемоглобином. Судя по тому, что рентгенограммы кристаллов гемоглобина и оксигемогло-бина имеют различный вид, связывание кислорода сопровождается определенным изменением конформации по аналогии возникло предположение, что механизм действия регуляторных ферментов также связан со структурными явлениями. Посмотрим, насколько удачна эта аналогия. [c.232]

Фермент гидролизует с достаточной скоростью только полисахариды и ингибируется моно- и дисахаридами. Конформация щели лизоцима обеспечивает стерическую активацию субстрата. При этом адсорбция ди- и трисахаридов не связана с изменением их конформаций, поскольку изгиб щели лизоцима относится к контакту между четвертым и пятым остатками сахара. Это приводит к изгибу субстрата в области разрываемой (3-(1->4) гликозидной связи, когда цикл D изменяет конформацию кресла на конформацию полукресла [34]. Адсорбция субстрата осуществляется многочисленными гидрофобными и водородными связями. Рентгеноструктурный анализ аналогов фермент-суб-стратных комплексов показал некоторые изменения конформации глобулы после адсорбции субстрата — сжатие щели. [c.111]

Полное описание модели работы олигомерного фермента. В общем виде динамика процесса катализа олигомерным ферментом, синхронизованная с конформационными переходами, как она происходит согласно нашей модели, показана на рисунке 5. Сигнал, проходя по ССИВС обеспечивает синхронизацию переноса энергии со стадиями превращения субстрата (рис. 5,а). В области контакта субъединиц перенос энергии обусловливает сближение групп, до этого удаленных, с последующим формированием непрерывных ССИВС. При этом происходит изменение конформации фермента, что в конце концов [c.125]

Многие соединения необратимо взаимодействуют с ферментом, образуя ковалентные производные либо в области активного центра, либо в другой части молекулы (непосредственно не участвующей в фермент-субстратном взаимодействии). Эти соединения в строгом смысле не являются неконкурентными ингибиторами, поскольку они необратимо инактивируют фермент. Например, единственная тиоловая группа активного центра папаина быстро реагирует с иодацетатом, в результате образуется остаток 5-карбок-симетилцистеина (разд. 6.1.1). Степень инактивации папаина этим ингибитором прямо пропорциональна степени 5-карбоксиме-тилирования. Иодацетат инактивирует также некоторые ферменты, у которых тиоловые группы локализованы вне области активного центра в этих случаях потеря активности связана с изменением конформации фермента. В гл. 9 рассмотрен ряд других соединений, образующих ковалентные производные специфических групп ферментов и нашедших широкое применение как реагенты для идентификации групп, ответственных за ферментативную активность. [c.265]

Специфический комплекс выделяемых веществ с иммобилизованным аффинным лигандом может распадаться в результате пространственного модифицирования, напрпмер, мочевиной, солями гуанидина или хаотропными ионами. Эти реагенты разрушают водородные связи или изменяют структуру воды вблизи гидрофобных областей. При использовапии этих реагентов следует помнить, что компоненты комплекса могут быть необратимо разрушены при выделении. Однако известно, главным образом для иммобилизованных ферментов, что присоединение белков к нерастворимым носителям приводит к повышению стабильности. Подбирая концентрацию, температуру и время обработки, можно конформационные изменения адсорбционных участков ири десорбции уменьшить до минимальных то же самое относится и к обратимым конформаци-онным изменениям молекул в целом как выделяемых веществ, так и иммобилизованных аффинных лигандов. На практике следует предварительно найти минимальную концентрацию, необходимую [c.270]

А. Предполагаемая структура аспартат —карбамоилтрансферазы . o/i. В состав частицы входят 2 каталитических протомера (из трех С-субъединиц каждый) и 3 регуляторных протомера (из двух -субъединиц кал дыи). Фермент показан в неактивной конформации, образующейся под действием ЦТФ, и в активной конформации, образованию которой способствует АТФ. Присоединение ЦТФ ведет к изменению области связей между цепями R и С области других связей (С С и R R) ие изменяются. В. Кривые насыщения аспартатом для аспартат —карбамоилтрансферазы в присутствии отрицательного модулятора (ЦТФ) и положительного модулятора (АТФ). [c.133]

Рассмотренный пример не является исключением. Так, С-концевой полипептид папаина из ПО остатков, представляющий собой достаточно автономную область трехмерной структуры, был отнесен, как и а-химотрипсин, к -структурным белкам [157]. Следовательно, формирование его конформации должно проходить в принципе так же, как у рассмотренного фермента. Но С-концевой домен папаина содержит лишь восемь -структурных остатков и приходится описывать весь процесс укладки, не воспользовавшись другими 102 остатками, в том числе 11 а-спиральными. Еще один пример. Инсулин причислен к а-структурной группе [157]. Поэтому при сборке его структуры не замечается уже -структурный участок. Принципиальный недостаток схемы уровней структурной организации глобулярных белков Шульца и Ширмера заключается в том, что в ней не учитывается существование нерегулярных участков полипептидной цепи, иными словами, сборка третичной структуры представляется только путем ассоциации вторичных и супервторичных структур и состоящих из них доменов. И такое представление не претерпело каких-либо изменений и остается общепринятым и сегодня. В 1989 г., т.е. спустя десять лет после выхода в свет монографии Г. Шульца и Р. Ширмера, Г. Фасман писал ...стало очевидно, что третичное свертывание определяется главным образом упаковкой а-спиралей и/или -структур... Супервторичные структуры являются главными компонентами доменов, которые, будучи собранными, составляют трехмерные конформации белков [238. С. 236]. [c.313]

ЛИТЬ по образованию продуктов катализируемой им реакции. Большинство используемых ферментных меток способно за 1 мин при обычных температуре и давлении превращать в продукты 10 молекул субстрата в расчете на одну молекулу фермента. Каталитическая эффективность фермента сильно зависит от его трехмерной структуры (конформации), Пространственная структура фермента, как и любого белка, поддерживается многочисленными нековалентными взаимодействиями, такими, как гидрофобные и водородные связи, ионные контакты, а также ковалентными дисульфидными связями. Трехмерная структура фермента обеспечивает близкое соседство определенных аминокислотных остатков в положениях, наиболее выгодных для осуществления катализа. Нековалентные химические связи непрочны и легко разрушаются или ослабляются под влиянием тепловой энергии или дополнительных нековалентных взаимодействий, возникающих, например, при связывании ионов, хао-тропных агентов, детергентов, липидов и т. д. Известно, что присоединение к ферменту другой молекулы (скажем, аллосте-рического эффектора) в области, удаленной от активного центра (т. е. каталитического центра), может вызвать конформацион-ную перестройку, изменяющую пространственное расположение аминокислотных остатков в этом центре. Изменения в некова- лентных взаимодействиях, приводящие к новой, необычной конформации фермента, способны существенно повлиять на каталитическую активность. Подобная конформационная гибкость становится одной из помех при использовании фермента в качестве метки. Однако эта же гибкость полезна для разработки иммуноферментного анализа без разделения компонентов, основанного на вызываемых антителами изменениях в конформации конъюгата [лиганд — фермент]. Другое преимущество применения ферментов в качестве меток обусловлено наличием в их молекулах многочисленных функциональных групп (аминогрупп, сульфгидрильных, карбоксильных, карбамоильных, остатков тирозина), через которые можно ковалентно присоединять молекулы лигандов. [c.12]

Существенная роль в связывании ксенобиотиков с цитохромом Р-450 принадлежит фосфолипидному компоненту. Микросомальные ферменты монооксигеназной системы защищены липидным барьером , и окислительному метаболизму субстратов монооксигеназной системы обязательно предшествует этап проникновения их через липидный матрикс микросомальной мембраны [200, 265]. Так, например, способность образовывать каталитически активньш комплекс цитохром Р-450 для ряда циклических и алифатических углеводородов определяется способностью последних покидать полярную фазу мембраны и за счет гидрофобных взаимодействий внедряться в неполярную [65, 1261. Изменения в кинетике взаимодействия цитохрома Р-450 с субстратами сопровождаются повреждением фосфолипид-зависимой гидрофобной области мембраны [439, 5551. Динамика мультифазного липидного компонента может модулировать конформацию цитохрома Р-450, влияя тем самым на реакции биотрансформации. Именно она, по-видимому, определяет связывание цитохрома Р-450 с субстра- [c.122]