Фосфорилирование регуляция активности ферментов

Рис. 9 22. Регуляция активности гликогенфосфорилазы путем ее ковалентной модификации. В активной форме фермента (фосфорилаза а) специфические остатки серина (по одному в каждой субъединице) фосфорилированы. В результате ферментативного отщепления фосфатных групп, катализируемого фосфатазой фосфорилазы, фосфорилаза а переходит в относительно неактивную фосфорилазу Ь. Фосфорилаза Ь может реактивироваться и превратиться в фосфорилазу а под действием киназы фосфорилазы, катализирующей фосфорилирование гидроксильных групп серина за счет АТР.

Подавление брожения в аэробных условиях носит название эффекта Пастера. Он связан, видимо, с различием энергетического заряда клеток в аэробных и анаэробных условиях. Дыхательная система и субстратное фосфорилирование конкурируют за АДФ. Кроме того, значение имеет аллостерическая регуляция фосфофруктокиназы. Фермент ингибируется АТФ и активируется АМФ. В анаэробных условиях содержание АТФ низкое, а активность фермента высока, в аэробных — отношение АТФ АМФ повышается и активность фосфофруктокиназы снижается. Известно также, что аллостерическим ингибитором фосфофруктокиназы является цитрат — промежуточный продукт ЦТК- [c.419]

Регуляция активности ферментов углеводного и липидного обмена при участии цАМФ-зависимого фосфорилирования их молекул [c.271]

Регуляция активности ферментов путем фосфорилирования — широко распространенный процесс, происходящий в клетках. Фермент, осуществляющий фосфорилирование белков, активируется сАМР. Взаимодействие сАМР с регуляторной субъединицей фермента приводит к высвобождению активной каталитической субъединицы этого фермента. Активация какого фермента описана Какие изменения в структуре фермента имели решающее значение для формирования активного центра фермента [c.350]

Регуляция ферментативной активности может осуществляться за счет ковалентной обратимой модификации новосинтезированных белковых макромолекул. Это связано в первую очередь с ферментативным присоединением к ним низкомолекулярных химических группировок в результате фосфорилирования, гликозилирования, метилирования и т. д. Присоединение фосфатной группы к гидроксилу аминокислотного остатка полипептидной цепи может как увеличить, так и снизить ферментативную активность. Примером тому может служить фосфорилаза — фермент, катализирующий отщепление остатков глюкозы от гликогена. В исходном состоянии он неактивен, но при фосфорилировании, осуществляемом посредством фермента протеинкиназы, происходит его активация и вовлечение в процесс метаболизма глюкозы. На- [c.82]

О регуляции активности этого фермента до сих пор известно мало, а следовательно, неясно, какие факторы предотвращают непрерывный цикл фосфорилирования и дефосфорилирования глюкозы. [c.242]

О наличии фосфора в белках известно уже свыше 100 лет, однако его роль стала ясна только после открытия регуляции активности ферментов путем обратимого фосфорилирования. Развитие исследований в этом направлении связано с работами Эдвина Кребса, Эдмонда Фишера и Джозефа Лернера в период 1955— 1970 гг. Эти авторы показали, что нервная и гормональная регуляция метаболизма гликогена осуш,ест-вляется путем изменения состояния фосфорилирования гликогенфосфорилазы [1], киназы фосфорила-зы [2] и гликогенсинтазы [3]. [c.61]

Таким образом, критическим фактором в регуляции этого фермента, так же как и многих других ферментов, участвующих в процессах гликолиза и глюконеогенеза, является стадия фосфорилирования адениловой системы. Имеются основания считать, что эту первую и наиболее важную стадию гликолиза включает АМР. Состояние адениловой системы оказывает влияние также на последующие стадии при гликолизе и в цикле трикарбоновых кислот. Таким образом, уменьшение концентрации АТР вызывает ингибирование процесса окисления пирувата и изоцитрата. Кроме того, в начальной стадии фосфоролиза гликогена и при окислении триозофосфатов необходимо наличие неорганического фосфата. Следовательно, быстрое потребление АТР клеткой (например, при мышечном сокращении) приводит к уменьшению концентрации АТР и увеличению концентрации АМР и Pi. Все эти изменения активируют процесс гликолиза. Однако, если мышечная активность прекращается и содержание АТР возрастает, наблюдается ингибирование сразу нескольких стадий гликолиза (рис. 11-11). [c.511]

Бол сложно организованной является регуляция, основанная на изменении активности фермента или белкового фактора путем его химической модификации. Чаще всего для этой цели используют реакции фосфорилирования белков с помощью специальных, специфичных к определенным белкам или группам белков — протеинкиназ (подробнее см. 10.2). [c.420]

Фосфорилирование и дефосфорилирование катализируется протеинкиназами и протеинфосфатазами соответственно (рис. 10.10). В некоторых случаях конвертирующие ферменты сами являются обратимо модифицируемыми ферментами (табл. 10.3). Так, существуют киназы и фосфатазы протеинкиназы, катализирующие модификацию конвертирующих белков (протеинкиназ). Данные о принадлежности к обратимо модифицируемым ферментам протеинфосфатаз менее убедительны, хотя их активность подвержена регуляции. Активность протеинкиназ и протеинфосфатаз находится под гормональным контролем и регулируется также нервной системой, однако детали механизма этой регуляции неясны. [c.109]

Фосфорилаза оказалась ферментом, исследование которого позволило впервые детально изучить вопрос о регуляции активности ферментов за счет реакций фосфорилирования—дефосфорилирования (рис. 108). Дело в том, что действие киназы фосфорилазы Ь, в свою очередь, тоже регулируется при помопщ такого же механизма. Этот фермент имеет огромную молекулярную массу—1272000 Да. Он построен из 4 субчастиц с М = 318 ООО, каждая из которых, в свою очередь, составлена из трех [c.335]

Типичным и весьма обстоятельно изученным примером регуляции активности фермента путем его фосфорилирования является фосфоролиз гликогена. Эта реакция, катализируемая ферментом фосфорилазой (см. 4.2), состоит в переносе концевого гликозильного остатка от молекулы гликогена на ортофосфат и имеет ключевое значение для мобилизации запасов гликогена с целью производства энергии. Очевидно, что она должна включаться при создании физиологической ситуации, требующей такой мобилизации, т.е. в том случае, когда содержание глюкозы в кровеносной системе оказывается недостаточным для обеспечения биоэнергетических потребностей организма в этой ситуации. Частично регуляция работы фосфорилазы осуществляется с помощью АМФ, который является аллостерическим активатором фермента. Однако основной регуляторный механизм основан на процессе фосфорилирования. Наиболее обстоятельно он изучен на примере фермента из скелетных мышц кролика. [c.424]

Регуляция активности ферментов. На активность ферментов могут влиять многие факторы, в частности концентрация субстрата и кофермента, наличие активаторов и ингибиторов, величина pH среды, температура, водная среда, состояние биологических мембран, химическая модификация структуры фермента путем фосфорилирования, протеоли-зом и др. Наиболее простым регуляторным воздействием является концентрация субстрата и кофермента. Если фермент функционирует в области полунасыщения субстрата, то даже незначительные изменения в его концентрации могут привести к существенному изменению скорости биохимической реакции. Изменение концентрации коферментов НАД, НАДФ, ФАД, КоА и др., а также витаминов, входящих в их состав, тоже влияет на скорость ферментативных реакций. Многообразие ферментативных процессов, скорость которых зависит от наличия витаминов, показано на рис. 104. [c.269]

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]

Одним из распространенных способов регуляции активности ферментов являются модификации молекул ферментного белка путем фосфорилирования — дефосфорилирования, протеолизного отщепления части белка либо другими воздействиями. Путем фосфорилирования с участием АТФ и Mg , а также дефосфорилирования, катализируемого ферментами (фосфатазой), регулируется активность тканевых липаз, расщепляющих нейтральные жиры, и фосфорилазы, расщепляющей гликоген (рис. 105). Часто процессы фосфорилирования — дефосфорилирования ферментов в цитоплазме клеток связаны с процессами гормональной регуляции посредством цАМФ, Са или других передатчиков действия гормона. [c.269]

Ионам Са принадлежит центральная роль в регуляции многих клеточных функций. Изменение концентрации внутриклеточного свободного Са является сигналом для активации или ингибирования ферментов, которые в свою очередь регулируют метаболизм, сократительную и секреторную активность, адгезию и клеточный рост. Источники Са могут быть внутри- и внеклеточными. В норме концентрация Са в цитозоле не превышает 10 М, и основными источниками его являются эндоплазмати-ческий ретикулум и митохондрии. Нейрогормональные сигналы приводят к резкому повышению концентрации Са (до 10 М), поступающего как извне через плазматическую мембрану (точнее, через потенциалзависимые и рецепторзависимые кальциевые каналы), так и из внутриклеточных источников. Одним из важнейших механизмов проведения гормонального сигнала в кальций—мессенджерной системе является запуск клеточных реакций (ответов) путем активирования специфической Са -кальмодулин-зависимой протеинкиназы. Регуляторной субъединицей этого фермента оказался Са -связывающий белок кальмодулин (мол. масса 17000). При повышении концентрации Са в клетке в ответ на поступающие сигналы специфическая протеинкиназа катализирует фосфорилирование множества внутриклеточных ферментов —мишеней, регулируя тем самым их активность. Показано, что в состав киназы фосфорилазы Ь, активируемой ионами Са , как и КО-синтазы, входит кальмодулин в качестве субъединицы. Кальмодулин является частью множества других Са -свя-зывающих белков. При повышении концентрации кальция связывание Са с кальмодулином сопровождается конформационными его изменениями, и в этой Са -связанной форме кальмодулин модулирует активность множества внутриклеточных белков (отсюда его название). [c.296]

Изоферменты 4юс<1 фруктокиназы отличаются по чувстаительности к регуляторным факторам В-форма наиболее, а М-форма наименее чувствительна к ингибированию АТФ В-форма сильно аетивируется фруктозодифосфатом, в то время как М-форма почти не активируется. Определенную роль в регуляции активности фермента в мозге играет кальмодулин-зависимое фосфорилирование в последние годы установлено участие в этом процессе нейроспецифического белка 8-100. [c.159]

В отличие от посттрансляционной модификации белков, действующей на стадии их биосинтеза, способ регуляции активности ферментов путем обратимой ковалентной модификации характеризуется обратимостью и отсутствием изменения длины нолипеп-тидной цепи. Этот механизм более изучен у эукариот. Например, хорошо известна регуляция путем фосфорилирования и дефос-форилирования активности гликогенфосфорилазы (КФ 2.4,1.1) и гликогенсинтазы (КФ 2.4.1.11). [c.47]

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]

Известна также аллостерическая регуляция активности гликогенсинтазы Ь. Будучи фосфорилированным, этот фермент мало или полностью неактивен, однако глюкозо-6-фосфат (при высокой концентрации) по аллостерическому механизму в значительной степени повышает активность гликогенсинтазы. Эта форма гликогенсинтазы называется D-формой или зависимой (dependent) формой от присутствия глюкозо-6-фосфата, а дефосфорилированная форма — активной и в отсутствие глюкозо-6-фосфата — 1-формой или независимой (independent) от присутствия этого модулятора. [c.280]

Дальнейшие пути воздействия инсулина на обмен веществ пока не известны Предполагают, что инсулин оказывает свое характерное действие в основном путем регуляции генной активности, ведущей к образованию ферментов, вызывающих определенные метаболические изменения. В результате инсулин существенно влияет ва несколько звеньев обмена веществ. Он способствует использованию глюкозы тканями, фосфорилированию ее с участием фермента глюкокиназы, благодаря чему уровень глюкозы в крови снижается. Наряду с агим он тормозит активность фермента глюко-зо-6-фосфатазы, защищая гексозофосфаты от дефосфорилирования. Повышение концентрации глюкозо-6-фосфата создает условия для активации гликолиза, апотоми-ческого цикла, а также биосинтеза полисахаридов. Инсулин активирует биосинтез фермента гликогенсинтетазы в печени, что также ускоряет биосинтез гликогена. [c.276]

Дистанционная мембранная регуляция активности внутриклеточных ферментов осуществляется путем доставки субстратов и коферментов, удаления, продуктов реакции, ионных и кислотно -ЩелочнЫх сдвигов в компартментах, фосфорилированием ферментов и другими способами. Для животных объектов существенную роль в регуляции активности некоторых ферментов играет аденилатциклазная система, локализованная в мембранах, и циклическая АМР. Однако присутствие этой системы в растительных клетках до настоящего времени остается дискуссионным. В то же время сдвиги в концентрации кальция выполняют в растительных клетках такую же регуляторную роль, как и в животных. Ионы Са " , взаимодействуя с регуляторным белком кальмо-дулином, активируют протеинкиназы, фосфорилирующие различные белки, что приводит к изменению их функциональной активности. Са " специфически необходим для регуляции таких процессов, как движение цитоплазмы, митоз, секреция. [c.36]

В результате такого каскада взаимодействий повьштение уровня сАМР приводит к подавлению синтеза гликогена и к стимуляции его распада, что максимально увеличивает количество глюкозы, доступное для использования клеткой (рис. 13-27). Регуляция метаболизма гликогена с помощью реакций фосфорилирования иллюстрирует общее правило ферменты, фосфорилирование которых ведет к их активации, обычно участвуют в процессах расщепления, а ферменты, которые при фосфорилировании утрачивают активность, обычно связаны с процессами синтеза. [c.271]

Регуляция активности сложного мультиэнзимного пируват-дегидрогеназного комплекса осуществляется несколькими путями. В настоящее время наиболее детально исследован механизм ковалентной химической модификации фермента. Этот механизм включает АТФ-зависимое фосфорилирование с помощью ПДГ-киназы, приводящее к образованию неактивного ком-[шекса, и дефосфорилирование, катализируемое специфической фосфатазой, которое приводит, напротив, к образованию активной формы комплекса. Реакциям сфорилирования-дефос-форилирования подвергается лишь один из компонентов ПДГ- [c.166]

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]

Важным способом регуляции ферментативной активности являетсялщаисформация.и1ашнтнвЦ. формы фермента (зимо-гена) в активную форму. Это достигается разрушением некоторых ковалентных связей с помощью протеаз, восстанови лением дисульфидных групп, фосфорилированием протеинкина-зами за счет АТР или ассоциацией неактивных субъединиц. Потенциально активные ферменты могут не функционировать из-за их компартментации, например, в лизосомах, причем освобождению лизосомных гидролаз способствуют кислые значения pH, свободнорадикальное окисление мембранных липидов и некоторые жирорастворимые витамины и стероиды. Инактивация ферментов осуществляется путем их связывания специфическими ингибиторами белковой природы, а также разрушения протеиназами. [c.33]

Смотреть страницы где упоминается термин Фосфорилирование регуляция активности ферментов: [c.475] [c.578] [c.475] [c.379] [c.96] [c.177] [c.123] [c.98] [c.335] [c.96] [c.283] [c.32] [c.219] [c.508] [c.554] [c.282] [c.494] [c.226] [c.80] [c.89] [c.221]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология