Связывание лигандов кооперативное

График, имеющий вид вогнутой кривой, может быть обусловлен либо отрицательной кооперативностью связывания лиганда, либо существованием на макромолекуле участков связывания с различными константами диссоциации. В случае положительной кооперативности при связывании лиганда график имеет вид выпуклой кривой. [c.343]

КООПЕРАТИВНОЕ СВЯЗЫВАНИЕ ЛИГАНДОВ [c.81]

Кооперативное связывание лигандов с макромолекулами рассматривалось многими авторами. Некоторые аспекты анализа, проведенного ими, и отдельные модели кооперативности обсуждаются в гл. 17. В этом разделе, однако, имеет смысл рассмотреть основные характеристики взаимодействий такого типа. [c.17]

При анализе процессов кооперативного связывания лигандов с макромолекулой обычно используют полуэмпирический подход для определения параметров связывания, а затем объясняют их физический смысл. Полуэмпирический метод основан на предположении, что связывание в пределах части области насыщения описывается уравнениями, феноменологически похожими на уравнения для случая систем с высокой степенью кооперативности. В крайнем случае — бесконечно высокой степени кооперативности — связывание может быть представлено как реакция, протекающая по принципу все или ничего [c.18]

Уравнения (15.44а) и (15.446) показывают связь между параметрами они могут быть использованы при анализе кооперативного связывания с помощью графиков Скэтчарда, иногда в широком диапазоне значений v и (L). Эти графики заметно отличаются от ранее обсуждавшихся графиков для связывания лиганда в независимых и невзаимодействующих центрах. Согласно уравнению (15.446), при > 1 кривая действительно проходит через начало координат, потому что, когда v = О [или (L) = 0], v/(L) тоже равна 0. В области низких значений р или (L) величина p/(L) растет по мере увеличения р и достигает предельного значения при р = п (а, — а затем уменьшается, и кривая пересекает ось р в точке р = п. [c.20]

Рис. 15.8 иллюстрирует определение величины ДО 2-Ясно, что при А0 2 = О взаимодействие между лигандами отсутствует связывание каждого лиганда протекает независимым образом. В других случаях знак величины изменения свободной энергии взаимодействия определяет, является ли взаимодействие между лигандами кооперативным или антагонистическим. Если АО 2 < О, то связывание или Ь], или 1 2 облегчает присоединение другого лиганда. И наоборот, при АС 2 > О наблюдается антагонизм при связывании лигандов. [c.29]

В некоторых случаях связывание лиганда на решетке происходит кооперативно. Такое связывание имеет место при взаимодействии некоторых белков с ДНК. Подобные ситуации также можно анализировать, используя приведенные выше формулы. Для этого мы должны ввести параметр, который учитывает взаимодействие между лигандами на ре- [c.36]

Во многих биологических системах при связывании лиганда одного сорта с макромолекулой имеет место взаимодействие центров. Обычно обнаруживают кооперативные взаимодействия между центрами, и их можно проанализировать разработанными методами. Другим типом взаимодействия является взаимодействие между центрами одной и той же макромолекулы, в которых связываются лиганды разного сорта. В этом случае особенно интересны и полезны уравнения, описывающие взаимное влияние лигандов на их связывание. Энергия взаимодействия, характеризующая такое влияние, обычно составляет от О до л 2,5 ккал/моль. [c.38]

Вообще наибольшая кооперативность достигается тогда, когда L велико, а с мало (или, наоборот, если Р преимущественно связывается с белком в Т-состоянии, то наибольшая кооперативность имеет место при малых значениях L и больших значениях с). Такое поведение является следствием допущения 3 в модели МУШ, согласно которому при переходе белка из одной конформации в другую симметрия системы сохраняется. Это означает, что все субъединицы изменяют свою конформацию согласованно. Таким образом, когда Ь велико, ббльшая часть молекул белка первоначально находится в состоянии Тр. Связывание лиганда Р (только с молекулами в состоянии К ) и образование молекул в состоянии [c.96]

Следовательно, связывание первой молекулы по сравнению со связыванием следующей молекулы становится все слабее по мфе увеличения а. Как уже отмечалось выше, это приводит к появлению кажущихся кооперативных свойств у системы, в которой нет кооперативных взаимодействий между местами связывания лигандов. [c.492]

Если допустить, что эти формы обладают разным сродством к лиганду, то подобная модель по сути будет близка к симметричной и, как и последняя, будет предсказывать кооперативное связывание лиганда. Однако уравнения, описывающие связывание лиганда, имеют в этом случае гораздо более сложный вид в них входит концентрация белка, так как от нее зависят относительные-количества свободных форм А и В4. [c.195]

B. Способность областей контакта между протомерами передавать конформационные сдвиги, вызванные связыванием лиганда, от одной полипептидной цепи к другой (кооперативные конформационные изменения). [c.341]

Аллостерическая регуляция свойственна многим ферментам. Согласно теории Моно и соавторов, давших математическое описание этих процессов, аллостерические белки состоят из двух или более протомеров (субъединиц, строго симметрично связанных между собой нековалентными связями). Протомеры могут пред-существовать в двух дискретных состояниях А и В, между которыми наблюдается равновесие. Состояния А и В обладают разным сродством к лигандам, поэтому введение в систему определенного лиганда приведет его к связыванию с тем протомером, который находится в состоянии большего сродства к данному лиганду. Вследствие связывания лиганда равновесие между состояниями А п В будет сдвигаться, что и явится источником кооперативного перехода к системе (рис. 4). Если состояния А я Б различаются по сродству к субстрату или по скорости катализа, то сдвиг равновесия, происходящий под действием лиганда, приведет либо к ускорению, либо к замедлению каталитического процесса. [c.17]

Таким образом, наиболее сложной представляется дискриминация между случаем отрицательной кооперативности и связывания лиганда с двумя типами мест связывания. [c.398]

Также отметим, что вероятностное описание процесса взаимодействия лигандов с рецепторами позволяет понять возможные механизмы отклонения кинетики лиганд-рецепторного взаимодействия от уравнений (3.1) или (3.56), даже если оно протекает по схеме один лиганд-один рецептор . Эти отклонения будут наблюдаться в тех случаях, когда хотя бы одно из предположений вероятностной модели взаимодействия лигандов с рецепторами не выполняется. При этом наиболее возможным является предположение о нарущении статистической независимости лиганд-рецепторного взаимодействия. Статистическая независимость может нарушаться при взаимодействии соизмеримых концентраций лиганда и рецептора, при наличии нескольких типов мест связывания лиганда и (или) при кооперативном связывании, при наличии конформационных изменений рецепторов и (или) лиганда, при наличии процесса диффузии лиганда и т.д. [c.489]

КООПЕРАТИВНОЕ СВЯЗЫВАНИЕ ЛИГАНДОВ И АЛЛОСТЕРИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ [c.252]

КООПЕРАТИВНОЕ СВЯЗЫВАНИЕ ЛИГАНДОВ 259 [c.259]

Многие представления о действии и взаимодействии белков появились в ходе исследования гемоглобина. Многие представления и модели, относящиеся к взаимодействиям белок — лиганд и белок — белок, были развиты в процессе исследований гемоглобина к ним относятся сигмоидное связывание [674—676], коэффициент Хилла [677], константы последовательного связывания лигандов в олигомерных белках [678], кооперативность, основанная на конформационных изменениях [679, 680], и аллостерический контроль белков [92, 681, 682]. Следует отметить, что многие из этих концепций были введены и математически формализованы до того, как стала известна структура какого-либо белка. Очевидно поэтому актуальное значение и полезность этих конце1щий должны подвергаться постоянной проверке. Пример дифосфоглицерата, влияние которого на действие и структуру гемоглобина игнорировалось десятилетиями, свидетельствует о потенциальной опасности жестких формулировок в биологии. [c.259]

Полипептидные цепп с М 40 000 содерл ат дисульфидную связь. Если ее расщепить восстановлением, то кооперативность связывания лиганда исчезает и коэффициент Хилла становится равным 1,0 в то же время уменьшается и сродство к ацетил-холнну. Этот эффект обратим окисление с помощью 5,5 -ди-тпобис(2-нитробензоата) возвращает систему в исходное состояние. [c.263]

Что же определяет возможность взаимодействия производного антибиотика с бактериальным лигандом и последующее ингибирование мембранных трансглнко-зилирующих ферментов В последние годы высказывается предположение, что при взаимодействии крупных молекул с рецептором, отвечающим структурным и термодинамическим требованиям, определяющее значение имеет кооперативное связывание лиганда с рецептором. Кооперативность - общий биохимический феномен, когда несколько процессов, независимых в других случаях, оказываются термодинамически взаимозависимыми. В ряду гликопептидов отмечены биологические эффекты, которые нельзя свести к конформационным изменениям. При невозможности конформационных изменений динамические связь с лигандом и другие процессы оказываются структурно взаимозависимыми и кооперативными. Кооперативные взаимодействия с лигандами ослабевают с уменьшением размера молекулы и этим можно объяснить частичное снижение антибактериальной активности частично разрушенных антибиотиков по сравнению с производными неразрушенных гликопептидов. [c.83]

Второй важный случай кооперативных взаимодействий проявляется в системах, построенных из нескольких субъединиц, содержащих однотипные центры связывания лиганда Ь. В качестве детально изученного примера можно привести уже неоднократно упоминавшийся гемоглобин, содержащий четыре остатка гема, по одному на каждой из двух а- и двух /3-субъединиц, и тем самым способный связывать до четырех молекул Ог- Важной особенностью этой структуры является тот факт, что присоединение О2 к одной из субъединиц вызывает конформационное изменение не только в ней самой, но и в контактирующих с ней субъединицах, причем в результате этих изменений повышается их сродство к кислороду. Это существенно изменяет вид зависимости степени насыщения кислородом от его парциального давления по сравнению с гиперболической зависимостью, описываемой уравнением (3.12). Важно, что при этом зависимость становится значительно более благоприят1Юй для выполнеш я гемоглобином его основной биологической функции — переноса кислорода от легких к тканям живого организма. [c.121]

Нетрудно видеть, что стехиометрические константы ассоциации в случае кооперативного связывания лиганда с белком, имеющим два центра связывания, не соответствуют простому отношению кинетических констант ассоциации и диссоциации отдельных центров связывания белка kijk-i и равны соответственно (Klotz, Hunston, 1975) [c.307]

Для того чтобы использовать триплетное состояние в качестве зонда при исследовании реакций повторного связывания лиганда, был проведен лазерный флеш-фотолиз комплексов с порфирином, не содержащим железа. Интересно отметить, что скорость кислородного тушения триплетного состояния уменьшается при переходе от мшоглсйина к гемоглобину (для комплексов с порфирином, не содержащим железа). Однако процесс повторного присоединения лиганда не контролируется диффузией кислорода, так как методом остановленной струи было показано, что повторное присоединение лиганда является существенно более медленным процессом. Результаты, падучеяные при кислородном тушении триплетных состояний модельных соединений гемоглобина а- и р-цепей в комплексе с порфирином, не содержащим железа), по-видимому, не согласуются с кооперативными эффектами, наблюдаемыми при взаимодействии нативного гемоглобина с кислородом. [c.122]

В биологии существует много примеров, когда взаимодействия лигандов с макромолекулами представляют собой кооперативные процессы. Одним из наиболее хорошо изученных примеров является связывание кислорода гемоглобином, которое подробно обсуждается в гл. 17. Кроме того, кооперативно связывают субстраты и другие молекулы многие л<1ультисубьединичные ферменты. Например, подобным образом функционирует фермент аспартат-карбамоилтрансфераза (рассмотренный в гл. 17). И наконец, нуклеиновые кислоты в некоторых случаях также связьгаают отдельные лиганды кооперативно. Таким образом, кооперативные взаимодействия широко распространены в биологических системах.. [c.17]

РИС. 15.13. График Скэтчарда в случае связывания лиганда на однородной решетке при условии к = I М и / = 1 для различных значений параметра кооперативности и (M Ghee, von Hippel. 1974). [c.37]

Хотя приведенные выше экспериментальные факто и можно объяснить с помощью модели МУШ, желательна более прямая проверка некоторых предсказаний модели. Очевидно, одним из наиболее важных является допущение о том, что аллостерические эффекты являются следствием конформационных изменений. Если это так. то конформационные изменения и кривая степени насыщения при кооперативном связывании лиганда не должны совпадать конформационные изменения (R) должны опережать изменение степени насыщения. Шахман (S ha hman) и сотр. поставили специальные опыты для того, чтобы исследовать этот вопрос. [c.99]

Влияет ли связывание лиганда с данным участком нуклеиновой кислоты на связывание с соседним участком Здесь могут наблюдаться кооперативные эффекты, когда связывание рядом с уже связавшимся лигандом более вероятно, чем с любым другим местом, и антикооперативные, когда наблюдается обратная картина. [c.360]

РИС. 23.26. Г рафики Скэтчарда для трех моделей связывания лигандов с ДНК. Параметр Г равен числу связанных молекул лиганда в расчете на пару оснований через (т) обозначена концентрация свободных лигандов. Кривая / отвечает модели, в которой связывание с каждым местом происходит независимо от состояния других мест. Кривая // отвечает модели кооперативного связывания, когда связывание лиганда рядом с уже занятым местом более выгодно. Кривая III соответствует антикоопе-ратнвному связыванию, когда связывание лиганда рядом с уже занятым местом оказывается менее выгодным. [c.363]

Нуклеиновые кислоты взаимодействуют со многими низко- и высокомолекулярными лигандами. Для расчетов кривых связывания лигандов можно использовать матричный метод. Эта процедура позволяет легко учитывать кооперативность и антикооперативность связывания. Интеркалирующие лиганды, например этидий, связываются с ДНК с исключением соседних мест связывания (антикооперативно). Это приводит к удлинению спирали, вызывает ее раскручивание и может сопровождаться образованием изломов. При связывании, по-видимому, происходит изменение конформации сахаров в соседних нуклеозидах. [c.380]

Как отмечали Моно, Уаймен и Шанжё, многие ферменты действительно обладают подобными кинетическими свойствами, если принять, конечно, что связывание субстрата в стационарных условиях точно отражает связывание в условиях равновесия. К сожалению, единственное оправдание для введения любого допущения подобного типа не только для простых систем, но и для сложных, состоит в том, что если таких допущений не делать, то мы должны проводить опыты по связыванию лигандов в истинно равновесных условиях (типа опытов по связыванию кислорода и других лигандов гемоглобином). Большинство биохимиков находят это ограничение неприемлемым, и на практике основная часть данных о гетеротропных эффектах (и, конечно, о гомотропных эффектах в случае кооперативных ферментов) получена из неравновесных исследований ферментов при допущении, что Y = vIV, [c.184]

Основное преимущество модели диссохщи ующего белка состоит в том, что ее гораздо легче проверить экспериментально,, чем модели, рассмотренные ранее связывание лиганда в этом случае должно сопровождаться большим изменением молекулярного-веса белка и степень кооперативности должна зависеть от концентрации последнего. Эти особенности связывания лиганда характерны только для модели диссоциирующего белка, и их легко выявить экспериментально. Фриден и Колмэн [57] показали, например, что обратимая ассоциахщя позволяет полностью объяснить связывание различных нуклеотидов глутаматдегидрогеназой. Процессы диссоциации—ассоциации белковой молекулы могут давать определенный вклад в кооперативность и в случае гемоглобина, который способен диссоциировать на димеры в растворах с высокой концентрацией соли. Однако одной только диссоциацией объяснить, кооперативное связывание кислорода не удается, поскольку оно наблюдается во многих случаях, когда диссоциация отсутствует. При работе с любым белком необходимо всегда проверять, зависит ли наблюдаемая кооперативность от концентрации белка. В тех случаях, когда обнаружив ается изменение степени кооперативности белка, в качестве возможной причины следует рассматривать диссоциацию. [c.195]

Предполагают, что для прочного связывания lq необходима определенная конформационная перестройка IgG. Это предположение базируется на том, что IgG в форме комплекса с антигеном, а также IgG, агрегированный иными способами (прогреванием при 63°С, сшивкой бифункциональными реагентами), прочно связывает lq. IgM прочно связывает lq также после его агрегации. Но это условие не является обязательным. Как убедительно показали Х.-Ч. Чианг и М. Кошланд (Н.— h. hiang, М. Koshland, 1979), даже комплекс IgM-антител с одновалентным гаптеном имеет высокое сродство к lq. Хотя агрегации IgM не происходит, наблюдаются вызванные гаптеном изменения конформации иммуноглобулина, в том числе F -участка молекулы. Все эти данные позволяют предполагать лишь, что связывание lq — кооперативный процесс, и прочная фиксация достигается скорее всего в случае соединения lq с иммуноглобулинами по нескольким точкам. Так как в молекуле IgG два центра для связывания lq, но стерически доступен, по-видимому, только один, для связывания lq по нескольким точкам необходимо сближение в пространстве нескольких эффекторных центров. Это достигается при агрегации IgG или его фиксации на нерастворимом носителе. В молекуле IgM пять доступных для lq центров. Поэтому кооперативный эффект при взаимодействии может быть достигнут даже при формировании эквимолекулярного комплекса, но при условии, что все центры для связывания lq в молекуле IgM будут располагаться в пространстве наиболее благоприятным образом для фиксации лиганда. Этому, очевидно, способствует гаптен, связывающийся с IgM-антителами. [c.136]

Молекулы многих белков состоят из субъединиц и имеют несколько центров связывания лигандов. В ряде случаев кривые связывания лигандов не следуют уравнению Михаэлиса — Ментен (глава 6, разд. Г), а имеют сигмоидный характер. Кривая такого рода представлена на рис. 8.1 она отражает зависимость степени насыщения гемоглобина кислородом от давления кислорода. Здесь же для сравнения приведена гипербола, описываемая уравнением типа уравнения Михаэлиса — Ментен, которая отражает связывание кислорода миоглобином. Сигмоидные кривые характерны для случая кооперативного связывания лигандов белками, имеющими несколько центров связывания в белковом олигомере. Так, например, молекула гемоглобина состоит из четырех полипептидных цепей, каждая из которых сходна с единственной полипептидной цепью миоглобина. Кривую связывания кислорода гемоглобином можно описать уравнением, содержащим четыре константы последовательного связывания (уравнение Эдера [1]). Удивительная особенность процесса кооперативного связывания состоит в том, что сродство гемоглобина к четвертой присоединяемой молекуле кислорода в несколько сот (до тысячи) раз превышает сродство к первой молекуле. Это увеличение сродства нельзя объяснить, исходя из наличия четырех невзаимодействующих центров, обладающих просто разным сродством к кислороду. В этом случае центры с высоким сродством к кислороду заполнялись бы первыми и молеку 1а с частично заполненными центрами связывания обладала бы м ньшим сродством, чем дезоксигемоглобин. Увеличение сродства по мере насыщения гемоглобина кислородом является результатом взаимодействия связывающих центров, приводящим к тому, что связывание молекулы кислорода с одним центром вызывает увеличение сродства другого. [c.252]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология