Каскадная регуляция

Каскадная регуляция ферментов на примере свертывания крови, включающего более 10 ферментативных реакций активированная форма одного фермента катализирует активацию следующего - вплоть до образования нерастворимого белка - фибрина. [c.35]

Использование такого последовательного контроля с регуляторным геном в каждом ряду, необходимым для выражения следующего ряда генов, создает каскад, в котором группы генов включаются (или иногда выключаются) в определенное время. Каскадная регуляция у различных фагов может различаться в деталях, однако во всех случаях она приводит к одинаковому результату, как это будет видно из следующих разделов. [c.208]

КЛАССИФИКАЦИЯ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ НЕЙРОПЕПТИДОВ. ПОНЯТИЕ О ФУНКЦИОНАЛЬНОМ КОНТИНУУМЕ НП И КАСКАДНОЙ РЕГУЛЯЦИИ [c.298]

Все эти события — яркий пример каскадной регуляции — наиболее эффективного механизма регуляции сложных метаболических путей, каким и является, в частности, азотный метаболизм. [c.95]

Известно несколько типов протеинкиназ, активируемых различными эффекторами. Субстраты протеинкиназ —огромное количество белков, фосфорилирование которых приводит к изменению их активности. Более того, обнаружены протеинфосфатазы, которые, осуществляя гидролиз фосфатной группы, возвращают белковую молекулу в исходное состояние. Во многих случаях мишенью действия киназ являются другие киназы, которые фосфорилируют фосфатазы, в свою очередь регулируя их функцию. Таким образом, регуляция метаболизма имеет каскадный характер. [c.318]

Рис. 18.6. Каскадный механизм регуляции процесса гликогенолиза

Регуляция обмена гликогена. Процесс носит каскадный характер и включает ряд ферментов. [c.182]

Рис. 5. Бициклическая каскадная система регуляции активности ГС

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]

В гл. 3 дана общая картина работы генов фага %, когда фаг вызывает лизис клетки или, наоборот, переходит в латентную форму. Первые несколько стадий регуляции генов при заражении фагом одинаковы в обоих случаях. На критическом этапе один из фаговых регуляторных белков улавливает , в каком состоянии находится хозяйская клетка, и определяет, как будут развиваться дальнейшие события. Этот этап принятия решения - показательный пример того, как условия окружающей среды влияют на регуляцию работы генов в ходе развития. Последовательность регуляторных событий каждого пути развития после принятия решения представляет собой каскадный механизм, когда ряд генов последовательно включается и выключается в соответствии с предопределенной программой. [c.19]

Гены вирусов герпеса объединяют в пять групп (а, , i, У и у2). Их экспрессия инициируется последовательно по каскадному типу, т. е. продукты а-генов запускают транскрипцию -генов, причем экспрессия генов начинается раньше, чем генов j, а -гены в свою очередь необходимы для транскрипции у-генов. Показано, что для инициации функционирования герпесвирусного генома необходимы по крайней мере три регуляторных -белка. Первым в каскад регуляции включается транс-WR- [c.385]

Концентрация глюкозы в норме натощак составляет 80 мг/100 мл (4,4 мМ). В течение дня концентрация глюкозы в крови в норме колеблется от 80 мг/100 мл перед едой до примерно 120 мг/100 мл после еды. Как же поддерживается относительно постоянный уровень содержания глюкозы, несмотря на значительные изменения в ее поступлении и использовании Выше мы уже обсуждали основные регуляторные элементы, так что теперь мы рассмотрим их во взаимодействии. Содержание глюкозы в крови регулируется прежде всего печенью, которая может поглощать и вьщелять в кровь большое количество глюкозы в ответ на гормональные сигналы и на само изменение концентрации глюкозы (рис. 23.18). Повышение концентрации глюкозы в крови, происходящее после приема богатой углеводами пищи, в свою очередь вызывает повышение содержания глюкозо-6-фосфата в печени, так как только в этих условиях каталитические участки глюкокиназы заполняются глюкозой. Напомним, что глюкокиназа в отличие от гексокиназы имеет высокую Км для глюкозы ( 10 мМ, тогда как концентрация глюкозы в крови натощак составляет 4,4 мМ) и не ингибируется глюкозо-6-фосфатом. В результате при повышении содержания глюкозы в крови скорость образования глюкозо-б-фосфата в печени увеличивается. Дальнейшая судьба глюкозо-6-фосфата регулируется в основном противоположно направленным действием глюкагона и инсулина. Глюкагон запускает каскадный механизм регуляции, [c.292]

Соав и Саламини [158] выяснили, что накопление зеина у кукурузы контролируют регуляторные гены. На основе изучения коллекции мутантов с измененным содержанием лизина (ген опейк и 2) или с разной степенью накопления зеина они предлагают следующую схему каскадной регуляции ген Ог активирует ген Об, который соответствует структурному гену белка В32 это играет положительную роль в накоплении зеина. Такая модель каскадной регуляции основывается на концепции иерархии между регуляторными генами. [c.61]

Рис. 16.14. Для установления лизогении необходима каскадная регуляция, но затем эта система выключается и заменяется аутогенной системой, сохраняющей ренрессор.

Наиболее подробно изучена регуляция генов, контролирующих усвоение галактозы и синтеза изозимов кислых фосфатаз у Sa h. erevisiae. Показано, что эти системы регуляции действуют как на уровне транскрипции, так и на посттранскрипционном уровне. При этом осуществляется многоступенчатая, или каскадная, регуляция, в которой участвуют элементы позитивного и негативного контроля, последовательно регулирующие активность друг друга. Целостная схема регуляции действия гена у эукариот пока не построена ни для одной системы. [c.424]

В результате этого регуляторного каскада при ограниченном поступлении активированных атомов азота аденилирование ингибируется, а деаденилирование стимулируется. Глутамин-синтетаза становится менее чувствительной к кумулятивному ингибированию по типу обратной связи, и поступление глутамина соответственно увеличивается. Почему для регуляции этого фермента используется каскадный механизм Одно из преимуществ этого механизма состоит в том, что он усиливает сигналы, как, например, при свертывании крови (разд. 8.17) или при регуляции метаболизма гликогена (разд. 16.17). Еще одна причина состоит, видимо, в том, что существенно возрастает возможность аллостерического контроля, так как каждый фермент каскада становится независимым объектом регуляции. Для интеграции метаболизма азота в клетке необходимо воспринимать и перерабатывать большое количество сигналов. Возможности одного белка в этом смысле ограничены, даже если молекула настолько чувствительна, как молекула глутамин-синтетазы Возникновение каскадной регуляции обеспечило много дополнительных регуляторных участков и позволило тонко настраивать поток азота в клетке. [c.247]

Рис. 21.17. Более высокий уровень каскадной регуляции глутамин-синтетазы. Регуляторные белки Рд и определяющие специфичность глутамин-син-тетазы, способны к взаимопревращениям. Рд превращается в Ро путем уридили-рования (присоединения остатка иМР). Обратная реакция происходит путем гидролиза. Ферменты, катализирующие эти реакции, чувствуют концентрации промежуточных продуктов метаболизма.

Др. тип регуляции активности ключевых ферментов-их хим. модификация (напр., обратимое ковалентное фосфорилирование, гликозилирование). Нек-рые ферменты активны в модифицированном, а ряд ферментов - в немодифици-рованном состоянии. Хим. модификация и превращение модифицированного фермента в исходную форму катализируются разными ферментами, чаще всего аллостерич. природы, к-рые, т. обр., выступают в роли регуляторов активности ферментов. Так, катализирующая фосфорилирование белков, в т. ч. ферментов, цАМФ-зависимая протеинкиназа-тетрамерный белок, состоящий из двух типов субъединиц (полипептидов). Фермент активен лишь после связывания двух молекул циклич. аденозинмонофосфата (цАМФ) с двумя регуляторными субъединицами в результате такого связывания фермент диссоциирует на две каталитически активные субъединицы и димер, с к-рым связаны две молекулы цАМФ. Т. обр., изменение активности ферментов путем их хим. модификации дополняет аллостерич. регуляцию и составляет часть каскадного механизма регуляции. Хим. модификацию ферментов осуществляют также специфич. протеазы, катализирующие ограниченный протеолиз и тем самым инактивирующие ферменты (напр., разрушая апоформы ферментов) или, наоборот, превращающие неактивные проферменты (напр., проферменты пищеварит. протеаз-пепсина и трипсина) в каталитически активные формы. [c.219]

Катализируется эта реакция ферментом киназой фосфорютазы Ь, который также существует как в активной, так и неактивной формах. Активация киназы фосфорилазы Ь происходит подобно активации фосфорилазы, т. е. путем ее фосфорилирования, которое катализируется цАМФ-зависимой протеинкиназой (гл. 13). Важная роль в активации киназы фосфорилазы принадлежит также Са " -кальмодулину — белку, участвующему в регуляции активности многих киназ (гл. 13). Активация протеинкиназы при участии цАМФ, который, в свою очередь, образуется из АТФ в реакции катализируемой аденилатциклазой, стимулируется гормонами адреналином и глюкагоном. Увеличение содержания этих гормонов приводит в результате каскадной цепи реакций к превращению фосфорилазы Ь в фосфорилазу а и, следовательно, к освобождению глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата из запасного полисахарида гликогена. Обратное превращение фосфорилазы а в фосфорилазу Ь катализируется ферментом протеинфосфатазой. На рис. 18.6 приведен каскадный механизм мобилизации гликогена. Активация первого фрагмента каскада — аденилатциклазы — в конечном счете активирует распад гликогена и одновременно ингибирует фермент его синтеза — гликогенсинтазу (гл. 20). Следовательно, фосфорилирование гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы приводит к противоположным изменениям их активности гликогенсинтаза ингибируется, а гликогенфосфорилаза активируется, что вызывает повышение содержания глюкозы в мышцах, печени и крови, т. е. происходит быстрое включение реакций, поставляющих энергию. [c.251]

Рис. 17.47. Пример каскадного эффекта при регуляции превращения глюкозы в гликоген посредством высвобождения АКТГ-рилизинг-фактора (кортиколибери-на). Общее усиление в данном случае — в 56 ООО раз (данные из Bradley, 1976).

Краткосрочный и долгосрочный механизмы регулирования активности мембранных ферментов в реальных условиях in vivo дополняются многочисленными компонентами функциональным сопряжением одного фермента с другими, наличием каскадных механизмов регуляции, модуляцией активности белков мембран в результате воздействия физических агентов. В целом процесс регулирования функционирования векторных белков-ферментов биомембран рассматривается как сложное-вза-имодействие подсистем универсального регуляторного механизма, обеспечивающее структурно-функциональную интеграцию компонентов мембран и поддержание клеточного гомеостаза (рис. 25). Универсальность основных регуляторных механизмов векторных ферментов биомембран обусловлена сходством их [c.95]

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]

Рис. 5,5. Каскадная система регуляции активиости глутамиисин-тетазы (ГС). А. Активация (деадеиилироваиие) F Б. Инактивация (аденилирование) ГС КП —конечные продукты КГ — а-кетоглутарат [21, 22].

ВОЗМОЖНОСТЬ неконтролируемого сопряжения реакций (5.1) и (5.2), а также (5.3) и (5.4), которое могло бы привести к бесполезной потере большого количества энергии при гидролизе АТР и UTP. В экспериментах по реконструкции каскадных систем с использованием изолированных белковых компонентов и некоторых эффекторов было показано, что на регуляцию активности глутаминсинтетазы путем аденилирования и уридилирования расходуется менее 1% количества АТР, используемого глутаминсинтетазой непосредственно для синтеза глутамина (рис. 5.1). На регуляцию активности фермента путем обратимой ковалентной модификации безусловно тратится гораздо меньше энергии, чём ее потребовалось бы для синтеза новой молекулы фермента [25]. [c.117]

ДНК бакуловирусов реплицируется в ядре хозяйской клетки. Регуляция экспрессии генов у АсКРУ, подобно большинству крупных ДНК-содержащих вирусов, осуществляется по каскадному типу. Предранние а-гены активируются факторами клетки-хозяина, и для их экспрессии не требуется предварительный синтез вирусных белков. Продукты а-генов активируют запаздывающие ранние у8-гены и некоторые поздние у-гены. Экспрессия поздних генов связана с синтезом вирусной ДНК. Бакуловирусы уникальны тем, что имеют четвертый временной класс генов — так называемые очень поздние б-гены, которые обусловливавот образование тел включения и упаковку в них вирионов. [c.416]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология