Фермент связывание с кофактором

Сложная молекулярная структура белков делает их очень интересным объектом для изучения процессов связывания с сорбатом. Метод аффинной хроматографии был развит на основе представлений о способности пар белок—лиганд образовывать весьма прочные комплексы. Подобные пары можно обнаружить во многих природных системах, это, например, такие пары, как фермент— субстрат, фермент—кофактор, гормон—рецептор и т. д., но, как [c.131]

Наряду с ингибиторами существует ряд соединений, способствующих активации ферментативных реакций. Это — активаторы ферментов (см. Кофакторы ферментов ). Молекула активатора может вызвать такие изменения в конформации белковой молекулы фермента (аллостерическое взаимодействие), которые будут способствовать связыванию фермента субстратом, т. е. происходит активирование фермента. Наиболее распространенным активатором многих ферментов является восстановленный глутатион, который активирует фермент, восстанавливая дисульфидные группы в сульфгидрильные. [c.234]

Нарушение работы сразу нескольких ферментов в результате одной мутации может наблюдаться в особых случаях, например если нарушено поглощение, транспорт или связывание кофакторов. [c.41]

Активность некоторых ферментов регулируется специфическими эффекторами, которые по структуре отличаются от субстрата, кофактора и продукта данной ферментативной реакции. Эффектор присоединяется к белку-ферменту на участке, отличном от участков связывания субстрата и продукта. Примером такой аллостерической регуляции является изменение активности ферментов под влиянием низкомолекулярных гормонов [30]. [c.436]

Пример 11-Г. Связывание фермента с кофактором. Кофактор, восстановленный дифосфопиридиннуклеотидом (ДФН-Н), связывается с ферментом лактатдегидрогеназой (ЛДГ) из сердца цыпленка. Для понимания механизма действия фермента необходимо [c.303]

Пример 15-А. Конформационная перестройка в гипотетическом ферменте, индуцируемая связыванием кофактора. Интенсивность флуоресценции остатков триптофана в гипотетическом ферменте намного больше, чем интенсивность флуоресценции свободного триптофана, и характерная для них Хмакс флуорес- [c.423]

Из уже перечисленных способов получения аминокислот можно обратиться к превращению ОЬ-а-амино-е-капролактама в лизин. Ферменты, участвующие в реакциях гидролиза и рацемизации, могут быть иммобилизованы на ионообменных полисахаридах путем ковалентного связывания. Одно из серьезных технологических затруднений при осуществлении ферментативных реакций на носителях — возможность регенерации кофакторов (если реакция идет при их участии). [c.351]

Одним из участков, необходимых для функционирования кофермента, является пирофосфорная связь, которая, кроме связывания с белковой частью молекулы фермента, по-ви-димому, нужна для поддержания необходимой для функционирования фермента конформации кофактора. [c.148]

Потребность в НАК, определяемая по методу азотного баланса, различна для разных видов животных н в большой степени зависит от физиологического состояния организма. Так, например, необходимые молодым млекопитающим во время роста незаменимые аминокислоты аргинин н гистидин для поддержания обмена веществ взрослой особи не нужны. Обе эти аминокислоты наряду с другими входят в состав активных центров многих ферментов. Они служат для узнавания н связывания отрицательно заряженных субстратов и кофакторов [19]. Недостаток аргинина может быть причиной импотенции мужской особи. [c.18]

Таким образом, из приведенных примеров следует, что белок в роли фермента или апофермента принимает участие в выполнении четыре.ч главных функций. Во-первых, белок обеспечивает специфичное опознавание субстратов, приводящее к образованию комплекса, в котором реагирующие части этих субстратов необходимым образом ориентированы относительно каталитического центра. Во-вторых, он принимает участие в каталитическом акте своими кислыми и основными группами по механизму общего кислотно-основного катализа. В-третьих, в ряде случаев ковалентно связывает часть молекулы субстрата с образованием промежуточного продукта, выступая в этом случае в качестве нуклеофильного катализатора. В-четвертых, в качестве апофермента белок обеспечивает связывание в активном центре иона или молекулы кофактора. [c.207]

Роль белка или белковой части фермента (апофермента) состоит помимо прямого участия в катализе в связывании в определенном участке кофактора и в связывании субстрата или субстратов с определенной ориентацией их относительно каталитически активных групп. При этом осуществляется отбор строго определенных субстратов из множества сходных молекул, в принципе способных к таким же реакциям. Например, специфичность кар бокс и пептидаз именно к С-концевым остаткам в значительной мере обусловлена тем, что в связывании и ориентации относительно атома цикла принимают участие положительно заряженные остатки аргинина, которые взаимодействуют с концевой карбоксильной группой гидролизуемого пептида. [c.223]

Исследования с помощью ЯМР были посвящены трем основным аспектам структуры белков в растворах 1) прямое изучение структуры самой молекулы белка при этом, в частности, особое внимание уделялось эффектам, вызванным взаимодействиями цепей в нативном ИЛИ свернутом состоянии, и процессами развертывания или денатурация 2) связывание с белками малых молекул, включая субстраты, ингибиторы, кофакторы и сами растворители 3) исследование активных парамагнитных субъединиц ферментов и белков-переносчиков электронов путем изучения их влияния на химические сдвиги соседних протонов и на релаксацию магнитных ядер растворителя или других ассоциированных с белком молекул. Последнее направление было одним из самых ранних аспектов применения ЯМР в биологии, но мы остановимся на нем очень кратко, поскольку наши главные интересы состоят в определении структуры самого полимера как такового. [c.347]

Перенос и связывание кислорода, перенос электронов, реакции окисления Трехвалентный ион в витамине В12 Переносчик кислорода, окислительные ферменты Кофактор дегидрогеназ и ферментов, катализирующих гидролиз [c.399]

Кофакторы являются не только структурными элементами ферментов, но и их активаторами. Активация кофакторами объясняется спецификой их участия в связывании субстрата и собственно в катализе. Особенно заметно активирующее влияние кофакторов при действии на фермент, который не насыщен кофакторами. [c.114]

Структура ферментов. В активном центре фермента, образованном сближенными и определенным образом ориентированными в пространстве участками полипептидной цепи, происходит связывание субстрата и его химическое превращение. Иногда в состав таких центров входят так называемые кофакторы — низкомолекулярные органические вещества довольно сложного строения или неорганические ионы. [c.55]

Большинство органических кофакторов ферментов имеет довольно сложную структуру. Однако ключевую роль в каталитическом процессе обычно выполняет небольшой участок молекулы кофактора. Остальная часть молекулы является довеском , который, но-видимому, предназначен для того, чтобы облегчить связывание кофактора с апоферментом и обеспечить специфическое поведение функциональных групп кофактора. Этим довеском может служить фосфат, пирофосфат, углеводфосфат или аденозинпирофосфат. [c.249]

Хочачка и сотр. (Ho ha hka et al., 1972) изучали ферменты, выделенные из рыб, обитающих на средней и большой глубине оии хотели определить природу адаптивных изменений в структуре ферментов, в результате йоторых эти катализаторы приобретают способность функционировать при давлениях, существующих на больших глубинах. Исследователи пришли к заключению, что адаптация ферментов к высоким давлениям обусловлена высокой степенью сродства ферментов к субстратам, кофакторам и модуляторам, а ие величиной или энергией активации . Следует отметить, что величина которая имеется здесь в виду, представляет собой изменение объема конкретно для активации фермент-субстратного комплекса, а совсем не обязательно является в уравнении (2). По мнению Хочачки и сотр., в природных условиях, где концентрация субстратов может быть низкой, стадия связывания субстратов имеет первостепенную важность так же, впрочем, как стадия связывания кофакторов и модулирующих лигандов. [c.143]

Повышение стабильности и эффективности действия НАД-зависимых ферментов в растворах может быть достигнуто ковалентным связыванием кофермента или его низкомолекулярного производного с апоферментом [94]. В этом случае в роли полимера-носителя выступает сам активируемый апофермент. Такой прием, по-видимому, важен для создания циркулирующих ферментов медицинского назначения с эндогенно обусловленной активностью. В [95] предложен интересный метод ковалентного связывания кофакторов с активным центром ферментов. Метод основан на способности сополимера акролеина с частично кватернизованным 4-винилпиридином образовывать комплексы с молекулами глобулярных белков так, что белковая глобула оказывается покрытой полимерной оболочкой, содержащей альдегидные группы. Формиатдегидрогеназа в виде комплекса с №-(6-аминогексил)ацетамид-НАД+ и азид-ионом была обработана упомянутым выше сополимером, в результате чего молекула модифицированного кофактора оказалась связанной с белком в его активном центре через амино- [c.106]

Активный центр, кроме каталитического участка, включает субстратсвязывающий участок, который отвечает за специфическое комплементарное связывание субстрата и образование фермент-субстратного комплекса (Е8) в активный центр фермента часто входит участок или домен для связывания кофактора. [c.36]

Пример 17-Д. Роль кофактора в фермент-субстратном связывании, Дрожжевая алкогольдегидрогеназа превращает этанол в ацетальдегид, но только в присутствии кофактора ннкотинамид-адениндинуклеотида (НАД). Изучение ЯМР приводит к пониманию роли НАД в этой реакции. Линии протонов никотинамида уширяются при смешивании фермента и НАД. Это уширение специфично к данному ферменту (т. е. с другими белками не происходит) и является, следовательно, результатом связывания кофактора с ферментом, а не эффекта вязкости, упомянутого в примере 17-Г. Если этанол (субстрат) или ацетальдегид (продукт) добавляются к смеси НАД — фермент, линии метильных протонов и субстрата, и продукта уширяются. В отсутствие фермента уширения линий не происходит, так что и субстрат, и продукт должны связываться с комплексом фермент — кофактор Если фермент, субстрат и продукт смешиваются в отсутствие НАД, уширения линий метильных протонов этанола либо ацетальдегида не наблюдается. Следовательно, НАД должен связываться с ферментом, чтобы мог связаться субстрат. [c.509]

Остатки на поверхности белка заменяются чаще, чем внутренние. Как показывает рис. 7.1, б, частота замен аминокислотных остатков в данном белке сильно зависит от положения в полипеп-тндной цепи и от расположения в трехмерной структуре. Как правило, остатки на поверхности заменяются чаще, чем внутренние. Поскольку наружные остатки имеют менее существенное значение для стабильности белка, чем внутренние, это правило отражает важность сохранения стабильности для функции белка. Исключение составляют остатки на поверхности, непосредственно участвукщие в функционировании белка, как, например, остатки, образукшие каталитически активные центры ферментов, остатки в местах связывания субстратов, кофакторов, простетических групп, аллостерических эффекторов, или центры связывания макромолекул. Так, у цитохрома с, который взаимодействует с другими макромолекулами и присоединяет простетическую группу, на поверхности практически отсутствуют неактивные участки. Это объясняет низкую частоту фиксированной мутации в молекуле цитохрома с (табл. 9.1). [c.201]

Ключевым катализатором в данном случае является фермент ДНК-лигаза. Его функции заключаются в репарации повреждений одной цепи двуспиральной ДНК, которые находятся между 5 -фосфатом одного остатка и З -гидроксильной группой его соседа (акцептора). Некоторым лигазам необходим в качестве кофактора АТР другие используют для этой цели различные коферменты. Для того, чтобы расположить 5 -фосфат сегмента донора в непосредственной близости с сегментом акцептора, их отжигают с третьим сегментом, матрицей (splint), который имеет подходящую последовательность оснований, комплиментарную фрагментам донора и акцептора в обратной полярности схемы (3), (4) . На практике должны быть завязаны как минимум по четыре водородные связи между парами оснований каждого сегмента. Для устранения неоднозначности в направлениях комплиментации могут быть сделаны два или три таких связывания одновременно, как это показано для образования отрезка дуплекса (4). Этот нуклеотидный блок фактически соответствует остаткам с 30 по 60 Молекулы аланиновой тРНК установленной Холли последовательности (см. разд. 22.1.3.3), [c.179]

В гл. IV мы показали на двух примерах (см. стр. 148), что с помощью сефадекса G-25 можно определить число центров связывания в молекуле фермента, или сродство ферментов к различным реагентам, а также изучить влияние кофакторов на фермент (см. стр. 142). Аналогичным образом, измеряя способность к связыванию восстановленного ДПН, удалось найти эквивалентный вес семи дегидрогеназ (30 000— 40000) [20]. Иногда образуются стабильные комплексы фермента с реагентом, как, например, при действии свободной от цинка карбоксипептидазы на пептидный субстрат [21]. Этот комплекс, который с помощью гель-хроматографии можно отделить от избытка субстрата, уже не активируется ионами цинка. Очистка гель-фильтрацией на сефадексе G-50 является стандартным приемом при определении металла в карбоксипепти-дазе [22]. Лизоцим образует нерастворимый комплекс с продуктом, получающимся при действии этого фермента на- определенный гликопептид. Растворение этого комплекса (в растворе Na l) и последующий анализ с помощью гель-хроматографии на сефадексе (j-75, а затем на G-25 дает информацию о кинетике ферментативной реакции [23]. При добавлении цито-хромоксидазы к избытку цитохрома с и последующем разделении на сефадексе G-200 в некоторых случаях получают высокомолекулярную фракцию, содержащую эквимолярные количества обоих ферментов эта фракция есть по сути не что иное, как часть дыхательной цепи [24]. В некоторые ферменты цикла лимонной кислоты, для которых кофактором служит биотин, удалось ввести метку (С Ог) в результате реакции с соответствующими субстратами с последующей очисткой на сефадексе G-50 это дало возможность после деградации под действием проназы [c.214]

Для связывания Nj бобовыми растениями необходим, кроме того, кобальт. Он содержится в коферменте Bjj, который действует как кофактор ферментов / метилмалонил-СоА-мутазы и нуклеотидредуктазы. Подобно La toba illus [c.400]

Катализ восстановления перекиси водорода различными донорами дает еще один пример проблемы наряду со связыванием кислорода (разд. 7.1), для которой природе удалось найти несколько решений. Кофакторами пероксидаз могут быть или флавины, или железопорфирины (разд. 8.1). Более того, можно получить полностью активные искусственные ферменты, в которых железо замещено на марганец (разд. 8.2), так что железо не обладает в этом смысле уникальными свойствами. В противоположность этому в природе существует только один тип фермента, который предназначен специально для разложения перекиси водорода на воду и кислород. Все ферменты этого типа содержат железопротопорфи-риновый комплекс, все являются тетрамерами и характеризуются весьма близкими молекулярными весами независимо от своего происхождения (разд. 8.1). [c.222]

Различают два типа кофакторов — коферменты и простетические группы. Обычао кофактор относят к тому или к другому типу в зависимости от того, насколько легко разрывается его связь с ферментом. Но, по мнению Диксона и Уэбба [9], классификация по этому признаку не слишком удобна. Хотя некоторые простетические группы соединены с ферм-ентом ковалентными связями, встречаются и такие, которые связаны с белком более слабыми связями и наоборот, при обратимом связывании некоторых коферментов некоторыми ферментами положение равновесия сильно сдвинуто в сторону ассоциации. На самом деле имеется широкий спектр значений констант связывания , и только при крайних значениях они могут служить строгой основой классификации. [c.31]

Таким образом, в образовании истинных фермент-субстратных комплексов могут участвовать силы молекулярного взаимодействия практически всех типов, характерных для белков, за исключением, быть может, ковалентного связывания. Следует также отметить, что при связывании некоторых кофакторов резко увеличивается способность фермента к связыванию субстрата например, при координировании или хелатированни иона металла может создаваться мощный катионный центр. [c.60]

Учитывая все сказанное ранее о работе ферментов, нетрудно представить себе, как можно было бы сделать их более эффективными при низких температурах. Во-первых, фермент будет работать быстрее, если повысится его способность к связыванию субстратов или кофакторов. Именно это обычно и происходит при активировании ферментов положительными модуляторами. Во-вторых, интенсивность катализа возрастет, если фермент сможет еще больше снизить барьер свободной энергии активации катализируемой им реакции. И наконец, можно повысить эффективность катализа, облегчив высвобождение фермента из его комплекса с продуктом (или продуктами) реакции. Короче говоря, каждый из основных этапов каталитического процесса потенциально доступен для воздействия отбора на повышенную эффективность катализа. Посмотрим теперь, как используются эти потенциальные возможности при температурной адаптации эктотермных организмов. [c.253]

Кофакторы — соединения небелковой природы, в присутствии которых.проявляется активность ферментов. В роли кофакторов могут выступать ионы металлов или сложные органические вещества — коферменты. Иногда для проявления каталитической активности необходимо наличие тех и других. Кофакторы, как правило, термостабнльны, связывание их с ферментами характеризуется разной степенью сродства. Чаще всего кофактор можно отделить от ферментного белка путем диализа или каким-либо иным способом, но существуют и кофакторы, ковалентно связанные с белюм. [c.109]

В последние годы в лаборатории акад. С. Е. Северина были получены весьма важные характеристики транскетолазы (ТК) пекарских дрожжей. Г. А. Кочетов определил молекулярную массу ТК, оказавшуюся равной 14 700 [10]. Показано присутствие в ней дисульфидных связей. N-концевой группой ТК является аргинин. Установлено наличие двух изоформ [16]. Молекула фермента состоит из двух субъединиц. В состав активного центра фермента входят остатки гистидина и триптофана, которые принимают участие в связывании тиаминпирофосфата апотранскетолазой. Кофактором ТК является также Са " . Связывание тиаминпирофосфата апоферментом происходит по меньшей мере в трех точках — за счет тиамина и двух фосфатных остатков [11]. Изучена кинетика реконструкции голо-ТК [12]. [c.179]

Множество проблем, описанных выше для алкогольдегидрогеназы, не являются особенностью этого фермента. Аналогичные трудности могут встретиться для любого металлофермента, если не применять со всей строгостью критерии Вейлли [4], предложенные для идентификации таких ферментов, а именно 1) прочное связывание иона металла белком 2) ловышение -соотношения металл — белок и специфической активности фермента в ходе его очистки 3) постоянное число грамм-атомов металла на моль очищенного фермента и 4) постоянное соотношение между содержанием металла и содержанием кофактора (или его связыванием). Хотя эти критерии вполне применимы для идентификации простых металлоферментов, например алкогольдегидрогеназы из дрожжей, в которой связанный металл и активные центры присутствуют в эквимолярных количествах, они могут привести к ошибкам в более сложных случаях, примером чего может служить история исследований алкогольдегидрогеназы из печени. В последнем случае получению ошибочных результатов также способствовала неопределенность в молекулярной массе и молярном коэффициенте поглощения фермента [91], и надо заметить, что неточность в определении этих параметров также приводит к ошибочному определению соотношения металл — белок. [c.459]

Превращение IV в V можно блокировать действием ЭДТА [244], Однако еще не определены ни природа медленной реакции превращения IV в V, ни какие-либо группы ТДФ, которые являются лигандами по отношению к иону металла. Кроме того, неясно, применим ли механизм реакции, предложенный в уравнении (24), к другим ТДФ-зависимым ферментам, особенно к тем, в которых этот кофактор легко диссоциирует, например к глиоксалаткарболи-газе [246, 247], или же в этом случае ион металла не только облегчает связывание с ТДФ, но и играет какую-то дополнительную роль в реакции. [c.476]

Процесс переноса ионов через мембрану с помощью натриевого насоса не требует затрат энергии, если исключить работу по переносу нескомпенсированного заряда Ка против трансмембранного потенциала при электрогенном транспорте. На это указывает существование в схеме натриевого насоса На /Ка+ и К /К+-обменов, для которых АТР требуется лишь как кофактор, но не источник энергии. Можно предполагать, что энергия АТР при работе Ма+, К -АТФазы затрачивается на узнавание ионов Ма" и К , т.е. на связывание и сбрасывание ионов с нужной стороны мебраны. В норме катионы связываются с той ее стороны, где их мало, а сбрасываются туда, где их концентрация велика. Такие изменения сродства ионсвязывающих центров сопряжены с конформационными изменениями фермента, которые и являются главными энергоакцепторными стадиями реакции. [c.48]

Для выделения различных мембранных структур используется и аффинная хроматография. Принцип этого метода заключается в способности выделяемого вещества специфически связываться с лигандом, пришитым к нерастворимому носителю, при пропускании раствора через матрицу. В качестве последней применяют сефарозы (агарозные гели), активируемые путем связывания различных лигандов кофакторов, ингибиторов, субстратов мембранных белков-ферментов, лектинов в случае выделения гликопротеинов гормонов, бромциана, конканавалина А — соответственно при получении мембран, антител или целых клеток, Элюирование исследуемого вещества осуществляют в условиях диссоциации комплекса лиганд — вещество и сохранения нативной структуры выделяемого соединения. [c.221]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология