Модифицирующие ферменты

Широкое распространение обмена ДНК между бактериями ставит перед ними задачу сохранения собственного генома. Далеко не всегда проникшая в клетку чужеродная ДНК.способна оказаться полезной. Более того, посторонний генетический материал может быть губительным для клетки, особенно если принадлежит бактериальному вирусу, бактериофагу. Для того чтобы бороться с чужеродной ДНК, нужно уметь отличать свою ДНК от чужой. Бактерии достигают этого те.м, что метят свою ДНК с помощью специального модифицирующего фермента. Практически все виды бактерий имеют метилазы, модифицирующие аденин или цитозин в определенной, характерной для данного вида последовательности ДНК- Другой специальный фермент, эндонуклеаза рестрикции (рестриктаза), узнает ту же последовательность и разрезает ее, если она не модифицирована, т. е. попала в клетку извне. Таким путем бактерии ограничивают возможности попадания в них постороннего генетического материала. [c.129]

Один из подходов к решению проблемы деградации хозяйской ДНК гетерологичными эндонуклеазами рестрикции состоит в клонировании и экспрессии в реципиентном организме как гена фермента рестрикции, так и гена соответствующего модифицирующего фермента. Однако клонирование обоих этих генов в одном микроорганизме технически затруднено, если они расположены на хромосоме донорного организма далеко друг от друга. Кроме того, чтобы не допустить расщепления хозяйской ДНК эндонуклеазами рестрикции, метилирующий фермент после трансформации должен синтезироваться еще до начала синтеза рестриктазы. [c.248]

В предыдущих главах обсуждалась реакция ФОС либо с отдельными ферментами, либо с дезорганизованными системами, такими, как гомогенаты тканей. В этой главе мы рассмотрим некоторые эффекты на мало специализированные ткани, главным образом на мышечную и нервную, которые могут быть исследованы в изолированном виде. Изолирование тканей дает возможность в большинстве случаев исключить влияние таких факторов, как разрушение, активирование и выделение ФОС. Это должно помочь нам выяснить значение прямого действия тканей в целом организме и оценить роль модифицирующих ферментов в более сложных условиях. [c.178]

За последние годы было накоплено много данных, на основании которых можно предположить, что активность многих ферментов может быть ослаблена или усилена в результате образования комплекса молекулы эффектора с участком фермента, совершенно отличным от каталитически активного центра [946]. Тот факт, что субстрат и эффектор не присоединяются к одному и тому же участку фермента, можно подтвердить различными путями например, можно настолько модифицировать ферменты химически, что они утратят свою чувствительность по отношению к эффектору, хотя ферментативная активность в отсутствие эффектора остается неизмененной. Эффекторы называются аллостерическими, т. е. они не обладают каким-либо стерическим сходством с субстратом фермента, активность которого они модифицируют. Моно и др. [946] предложили механизм аллостерического ингибирования, согласно которому фермент имеет каталитические и аллостерические активные центры и образование комплекса на аллостерическом центре приводит к модификации конформации фермен- [c.328]

Взаимодополняющие процессы ограничения и модификации затрагивают область явлений, которая гораздо шире простого развития фагов, так как они обеспечивают клетке способность узнавать и отвергать внедрение чужеродной ДНК. Так, ограничение и модификация играют важную роль во всех рассмотренных в предыдущих главах процессах переноса генов между бактериями — трансформации, конъюгации и трансдукции. Если бактерия-реципиент содержит ограничивающие нуклеазы, действующие на нуклеотидные последовательности ДНК донора, которые не метилированы модифицирующими ферментами бактерии-донора, то при любом процессе генетической рекомбинации вероятность включения генов донора в геном реципиента будет очень мала. С еще более широкой точки зрения приобретение организмом системы ограничения н модификации неприемлемой ДНК может быть первым шагом на пути образования новых видов. Такая защита от скрещивания с организмами, в других отношениях ничем не отличающимися, обеспечивает репродуктивную изоляцию, необходимую для видообразования. Так или иначе, открытие специфического метилирования и разрывов определенных точек ДНК расширило наши представления о специфичности генетического вещества, которая ранее считалась обусловленной исключительно перестановками только четырех пуриновых и пиримидиновых оснований полинуклеотидной цепи ДНК. [c.373]

НЫХ групп, но эффективными в этом плане могут оказаться также другие ковалентно присоединенные группы. Модифицирующие ферменты, по-видимому, реагируют на изменение концентрации субстратов в физиологических пределах, и процесс модификации обеспечивает быстрый ответ клетки на метаболический сигнал. По оценкам, при активации фосфорилазы с помощью каскадного механизма на 50% ответ может быть получен через 2 с 817]. [c.123]

Рис. 18.3. Регуляция ферментативной активности с помощью ковалентной модификации. В простейшем виде этот процесс включает участие инактивирующего, или модифицирующего, фермента, который катализирует ковалентное (Е-ьХ- -ЕХ) изменение основного фермента, а также активирующего, фермента, который катализирует обратный процесс (ЕХ->Е-ьХ), восстанавливая тем самым исходную ферментативную активность.

Они могут проявлять значительную гибкость при формировании ответной реакции в зависимости от того, что происходит с модифицирующим ферментом активирует или ингибирует его аллостерический эффектор, связывается ли этот эффектор с обратимо модифицируемым ферментом, изменяя скорость его фосфорилирования и (или) дефосфорилирования. В условиях, когда аллостерический эффектор активирует один модифицирующий фермент и ингибирует другой [например, сАМР активирует сАМР-ПК и вызывает ингибирование протеинфосфатазы-1 в результате фосфорилирования ингибитора-1 при действии сАМР-ПК (рис. 4.12)], способность усиливать сигнал значительно увеличивается при этом наблюдается сигмоидная зависимость между стационарным уровнем фосфорилирования обратимо модифицируемого фермента и концентрацией эффектора. Известно, что обратимо модифицируемые ферменты часто фосфорилируются по нескольким определенным участкам одной протеинкиназой или по ряду участков разными протеинкиназами (как, например, в случае гликогенсинтазы) это обеспечивает дополнительные возможности для регуляции в каскадной системе, поскольку фосфорилирование по нескольким участкам может оказывать синергическое действие на кинетические параметры, а также влиять на регуляцию процесса дефосфорилирования. [c.103]

Если активная форма обратимо модифицируемого фермента одного каскада служит модифицирующим ферментом другого каскада, в котором происходит фосфорилирование—дефосфорилирование, эти два каскада оказываются сопряженными и образуют би-цикличный каскад. Это значительно повышает гибкость ответной реакции, а также способность к усилению сигнала и увеличению скорости ответной реакции. [c.103]

При необратимом ингибировании фермента ингибитор может не обладать структурным сходством с субстратом, т. е. может модифицировать фермент вне его активного центра, тем не менее резко изменяя каталитическую актив- [c.112]

Некоторая химическая перестройка (процессинг) новообразованных пептидов, вероятно, идет уже в цитоплазме [29], но частично она происходит после сегрегации секретируемых белков в цистернах (мик-росомных полостях) эндоплазматического ретикулума [30]. Полагают, что рибосомы, на которых синтезируются эти белки, расположены с дитоплазматической стороны мембраны эндоплазматического ретикулума и что новообразованные пептидные цепи проталкиваются через мембрану в эти цистерны. Там могут действовать различные модифицирующие ферменты. [c.94]

Вполне возможно, что происходит следующая цепь событий. Под действием соответствующего фермента аденин в паре АТ может быть дезаминирован в инозин. В результате после деления клетки одна из, дочерних клеток получит неизмененную молекулу ДНК, тогда как во второй клетке вместо пары оснований АТ окажется пара ОС. При следующей репликации возникнет пара ОС. Таким образом, в части дочерних клеток в специфическом участке ДНК происходит замена АТ на ОС. Такая простая замена, возникающая под действием особого фермента, образовавшегося на определенной стадии развития, может изменить в некоторых клетках выражение отдельных генов. Вполне вероятно, что другой фермент способен вызвать обращение указанного эффекта, т. е. превратить модифицированную пару оснований в исходную форму. Например, дезаминирование цитозина и последующая репликация ДНК приведут к образованию пары Аи, которая после второй репликации ДНК превратится в исходную пару АТ. Если специфические палиндромные участки доступны и многократно повторяются, то можно себе представить, что действие модифицирующего фермента последовательно распространяется по всей длине хромосом в обоих направлениях. Именно таким образом может возникнуть эффект включения специфических генов после определенного числа клеточных деленцй (подробности см. в работетХол д.ея, и Дуга [1801) ь а > [c.361]

Модификация боковых цепей расширяет спектр белковых свойств. Поскольку модификация боковой цепи наделяет белок уникальными свойствами, поэтому поводу можно сделать несколько лишь самых общих замечаний. В большинстве случаев модифицируется только одна или ограниченное число боковых цепей белка. Эта специфичность определяется структурой белка и модифицирующего фермента, а также природой боковой цепи. Примеры модификаций боковых цепей и некоторые функциональные аспекты даны в табл. 4.3. Стреер [85J составил рисунки, иллюстрирующие химизм ЭТИХ реакций. [c.80]

Микроорганизмы, синтезирующие эндонуклеазы рестрикции, выработали систему самозащиты они метилируют одно или несколько оснований рестриктазного сайта, и расщепление ДНК в этом сайте гомологичной эндонуклеазой рестрикции блокируется. Грамотрицательные микроорганизмы имеют еще один механизм защиты эндонуклеазы рестриьщии у них локализованы в периплазматическом пространстве. Благодаря такой компартментализации происходит физическое разделение рестриктаз и ДНК и при этом обеспечивается свободный доступ метилирующего (модифицирующего) фермента к хромосомной ДНК. Кроме того, это защищает клетку от проникновения в нее любой чужеродной ДНК, например вирусной. [c.248]

Из морских беспозвоночных выделено пока сравнительно небольшое число галогенированных ацетогенинов. Эти соединения обнаружены преимущественно у беспозвоночных, которые используют водоросли в своем пищевом рационе. Как считают многие исследователи [1-3, 6-8], соединения попадают в организм с пищей и могут быть модифицированы ферментами самих беспозвоночных. [c.145]

В штаммах Es heri hia oli, устойчивых к аминогликозидным антибиотикам, присутствуют R-факторы, несущие генетическую информацию, необходимую для синтеза модифицирующих ферментов. Известно три типа трансформации аденилирование, ацетилирование и фосфорилирование. При изучении модификации аминогликозидных антибиотиков устойчивыми штаммами для выделения и очистки соответствующих производных широко [c.220]

Очевидно, что бактериальная клетка должна как-то защищать свою ДНК от воздействия собственной рестрикционной эндонуклеазы. Такую защиту обеспечивает метилирование или глюкозилирование определенных оснований ДНК, обычно аденина или цитозина. Этот процесс известен под названием модификации. Из него извлекают пользу также и фаги, размножающиеся в клетках определенного штамма бактерий. На фаговую ДНК при ее синтезе в клетках данного типа накладывается тот же отпечаток , что и на ДНК самой клетки в присутствии модифицирующего фермента фаговая ДНК видоизменяется таким же образом, как и ДНК хозяина. Она так же метилируется и приобретает свойства, запщщающие ее от воздействия рестрикционных ферментов данного штамма бактерий. [c.468]

Здесь мы рассмотрели процессы, происходящие при непосредственном взаимодействии ингибитора и фермента в растворе, в отсутствие мешающих систем. В дальнейшем нам нужно будет познакомиться со значительным числом ферментов, способных существенно изменять свойства ФОС. Затем мы должны будем без страха взглянуть в лицо тем невероятным сложностям, которые возникают, когда ФОС, модифицирующие ферменты и ферменты мишени одновременно взаимодействуют в организме, представляющем собой многофазную гетерогенную динамическую машину. Факты, описанные в настоящей главе, составят по крайней мере часть тех знаний, которые нам понадобятся для объяснения событий, происходящих in vivo. [c.135]

Каким образом тРНК-модифицирующие ферменты узнают свои субстраты, неизвестно. В некоторых случаях данная модификация в тРНК обнаруживается более чем в одной позиции. Например, псевдоуридин может находиться в нескольких местах. Не исключено, что для синтеза псевдоуридина, присутствующего в различных поло- [c.89]

Как и в случае других нуклеиновых кислот, при транскрипции в мРНК включаются только четыре обычных рибонуклеотида. Затем с помощью модифицирующих ферментов в специфические сайты молекулы вводятся дополнительные группы. 5 -конец цитоплазматической мРНК эукариот (но не митохондриальной или хлоро-пластной) подвергается модификациям двух типов. Возможно, что эти реакции характерны для всех эукариотических клеток. [c.122]

Практически все виды бактерий синтезируют но одному или по несколько типов специфических к определенной нуклеотидной последовательности эндонуклеаз, которые делают разрезы в двухцепочечной ДНК. Эти эндонуклеазы называются рестрицирующими ферментами (или рестриктаза-ми), поскольку их основная функция состоит, но-видимому, в ограничении присутствия инородной ДНК в бактериальной клетке (рестрикция буквально означает ограничение). ДНК клеток, синтезирующих ферменты рестрикции, защищена от их действия, потому что клетки синтезируют также модифицирующие ферменты, видоизменяющие структуру сайтов ДНК, узнаваемых ферментом рестрикции. Если клетка с действующей системой рестрикции и модификации инфицируется фагом с заранее не модифицированной ДНК, то вероятность того, что ДНК такого фага инициирует инфекцию, на несколько порядков меньше, чем для фага с модифицированной ДНК. Немодифицированная ДНК фрагментируется, число фрагментов зависит от числа сайтов узнавания в соответствующей молекуле ДНК, а затем фрагменты расщепляются экзонуклеазами. Изредка ферменты клетки-хозяина модифицируют фаговую ДНК до того как ее атакуют рестриктазы. В этом случае фаговая инфекция приводит к лизису клетки. Все потомки такого фага содержат тоже модифицированную ДНК и способны с высокой эффективностью заражать другие бактериальные клетки (с такой же системой рестрикции и модификации). Изучение закономерностей фаговой инфекции и привело к открытию систем рестрикции и модификации ДНК и разработке методов получения чистых препаратов соответствующих ферментов. [c.266]

Рестрицирующие ферменты. Эндонуклеазы, распознающие специфическую последовательность нуклеотидов в ДНК и осуществляющие затем двухцепочечный разрез в ее молекуле. ДНК организма, 1] одуцирующего такой фермент, обычно модифицирована по участку узнавания эндонуклеазой, чтобы предотвратить расщепление собственной ДНК. Модификация осуществляется модифицирующим ферментом, который узнает специфическую последовательность и метилирует в ней определенный нуклеотид. [c.314]

Одно из характерных проявлений биологической активности полисахаридов — способность модифицировать ферменты различных организмов, в результате чего стимулируется или снижается их активность. Экзополисахариды фитопатогенных бактерий являются фитотоксинами, участвующими в специфическом взаимодействии бактерий с растительной тканью. К ним относится, например, ксантан. [c.397]

Задача введения лекарственного препарата в клетки может быть решена путем создания контейнеров-переносчиков типа липосом или мицелл. Оболочка липосомы представляет собой однослойную или многослойную поверхность, образованную, в свою очередь, бислойной структурой, созданной соединениями, имеющими два гидрофобных, достаточно протяженных участка и гидрофильную группу. Гидрофобные концы слипаются между собой и образуют пленку, обе стороны которой гидрофильны Чаще всего основой таких структур является фосфатидилхолин. Длина гидрофобной цепи около 14—18 атомов углерода, цепь иногда имеет двойную связь в 9—10-м положении. Для каждого типа фосфолипидов имеется определенная температура, при которой твердая структура расплавляется. Фосфолипиды, содержащие насыщенные углеводородные цепи, плавятся уже при физиологических температурах. Липосомы формируются путем обработки ультразвуком водной дисперсии липидов выше температуры их застывания. Если используется непредельный липид, его можно заставить полимеризоваться под действием УФ-из-лучения и получить липосому с прочной оболочкой. Лекарственное начало может быть введено внутрь липосомы, если оно гидрофильно, или в стенку, если оно гидрофобно. Диаметр липосом составляет от 20 до 10 нм, следовательно, применять их как контейнеры для доставки ферментов нецелесообразно, если нет возможности с точностью нацелить липосому на определенную клетку. Однако липосомы имеют преимущества, поскольку поверхность их может быть легко модифицирована ферментом, связанным с длинноцепочечным углеводородом. Липосома, специфически или неспецифически адсорбировавшись на клетке, может быть поглощена ею путем эндоцитоза, и фермент внутри [c.130]

Циклический переход ферментов, катализирующих ключевые стадии метаболизма, из фосфорилированных форм в дефосфорилированные представляет собой исключительно эффективный механизм обратимого изменения их активности. Установлено, что в клетках млекопитающих этот механизм распространен почти так же, как аллостерическая регуляция. Поскольку реакции фосфорилирования и дефосфорилирования ката> лизируются разными модифицирующими ферментами и осуществляются при действии одного фермента на другой, их можно рассматривать как л асл а(3кбге системы [79]. В моноциклических каскадах аллостерические эффекторы могут связываться либо с обратимо модифицируемым ферментом, либо с одним или обоими модифицирующими ферментами. В процессе этих, взаимодействий изменение концентрации одного или нескольких эффекторов будет автоматически изменять относительные активности модифицирующих ферментов, определять стационарный уровень фосфорилирования и активности обратимо модифицируемого фермента. Следовательно, моноцикличные каскады действуют как метаболические интегрирующие системы, которые могут реагировать на изменение концентраций различных метаболитов. Теоретический анализ показывает, что моноцикличные каскадные системы имеют ряд свойств, потенциально важных для клеточной регуляции [79]. [c.102]

Moho-, би- и полицикличные каскады выполняют еще две функции. Во-первых, они могут объединять два (или более) ферментов, внутриклеточная концентрация которых сильно различается. Такая связь повышает усиливающий потенциал системы и дает возможность регулировать активность модифицирующего фермента метаболитами, концентрации которых значительно варьируют. Например, в белых, быстро сокращающихся мышечных волокнах молярные концентрации сАМР-ПК, киназы фосфорилазы и фосфорилазы составляют 0,2 2,5 и 80 мкМ соответственно [34], поэтому фосфорилаза не могла бы активироваться непосредственно сАМР, концентрация которого редко превышает 2—3 мкМ. Во-вторых, площадь поверхности одной белковой молекулы ограничена, и на ней невозможно разместить участки связывания всех регуляторов фермента, занимающего важное место в метаболизме. [c.104]

Стационарный уровень адеиилироваиия находится под контролем ряда метаболитов а-кетоглутарата,. глутамина, UTP, АТР и Pi. Имеются также данные о том, что определенные фракции РНК могут влиять на активность Рп [15], а промежуточные продукты гликолиза способны ингибировать АТазу [24]. Из этого-, следует, что список физиологических регуляторов еще далеко не исчерпан. Действие а-кетоглутарата, глутамина и иТР на две каскадные системы (рис. 5.5) приводит к противоположным эффектам это обеспечивает высокую чувствительность уровня аденилирования даже к небольшим изменениям относительных концентраций указанных эффекторов. Одновременно обеспечивается и корреляция активности различных модифицирующих ферментов. Все это сводит к минимуму [c.116]

В случае генов RMTaq I вопрос о скоординированной их экспрессии при клонировании в Е. oli, в отличие от подавляющего большинства других исследованных систем рестрикции-модификации, неожиданно оказался неактуальным. Клетки, содержащие рестриктазу остаются жизнеспособными и в отсутствие модифицирующего фермента. [c.109]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология