Фосфорилирование и дефосфорилирование

Рис. 20-12. Реципрокная регуляция гликоген-синтазы и гликоген-фосфорилазы путем фосфорилирования и дефосфорилирования. Активная форма каждого из ферментов показана красным, неактивная-черным. Символом —О—0 обозначены фосфорилированные остатки серина.

При фосфоролизе группы OPOgHg присоединяются к глюкозным группам гликогена в положении 1, что ведет к распаду гликогена на молекулы глюкозо-1-фосфата. Последний, при действии фосфатазы печени, отщепляет фосфорную кислоту и дает глюкозу, которая, при действии гексокиназы, снова фосфорилируется, давая глюкозо-6-фосфат. Превращение глюкозо-1-фосфата в глюкозо-6-фосфат идет также и без промежуточного образования глюкозы, в присутствии энзима фосфоглюкомутазы. В дальнейших стадиях, как и при брожении, глюкозофосфаты превращаются в пировиноградную кислоту, которая в животном организме восстанавливается до молочной кислоты. Во всех стадиях фосфорилирования и дефосфорилирования переносчиком фосфора служит система АТФ—АДФ—А. [c.490]

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

Гликоген-синтаза также существует в двух формах-фосфорилированной и дефосфорилированной, но она регулируется реципрокно по отношению к гли-коген-фосфорилазе, т.е. прямо противоположным образом (рис. 20-11). Ее активная форма, гликоген-синтаза а, дефос-форилирована. В результате катализируемого протеинкиназой фосфорилирования за счет АТР по двум гидро- [c.614]

Рис. 20-11. Регуляция активности гликоген-синтазы путем ферментативного фосфорилирования и дефосфорилирования. Сама протеинки-наза также существует в двух формах, активной и неактивной их соотношение регулируется гормонами (гл. 25).

Образование гликогена из глюкозы и обратное превращение гликогена в глюкозу происходит в результате ферментативных процессов фосфорилирования и дефосфорилирования. При синтезе гликогена глюкоза фосфорилируется в 6-фосфорный эфир глюкозы, последний затем изомеризуется в 1-фосфорный эфир глюкозы, который далее, в реакции обратной фосфоролизу, превращается в гликоген. Те же реакции, протекающие в обратном направлении, ведут к образованию глюкозы из гликогена. [c.101]

В данном разделе речь будет идти о таких ферментативных реакциях, в которых участвуют ферменты, не имеющие в активных центрах ионов металлов, и для которых достаточно точно установлен механизм нуклеофильного замещения у тетраэдрического атома фосфора в молекуле субстрата. В подобных случаях электрофильная атака в пуш-пульном механизме нуклеофильного замещения у фосфора обеспечивается за счет образования водородной связи между нуклеофильным центром реагирующей части молекулы фосфорсодержащего соединения и кислотной группой активного центра фермента. В качестве примера рассмотрим недавно опубликованные работы, посвященные механизму действия рибонуклеазы поджелудочной железы быка ниже будут обсуждены некоторые вопросы, связанные с фосфорилированием и дефосфорилированием активных центров эстераз. [c.577]

Выше указывалось, что большинство этих процессов включает стадии фосфорилирования и дефосфорилирования. Через такие же промежуточные реакции с участием фосфора протекает фотосинтез растений. [c.498]

Регуляция гликогеногенеза. В гл. 18 приведена регуляция расщепления гликогена (гликогенолиза) посредством обратимой ковалентной химической модификации фермента гликогенфосфорилазы (фосфорилирование — дефосфорилирование). Гликогенсинтаза также существует в двух формах — фосфорилированной и дефосфорилированной, но она регулируется реципропно по отношению к гликогенфосфорилазе, т. е. прямо противоположным образом. В результате сложного каскада реакций фосфорилирование активной гликогенсинтазы а приводит к переходу ее в фосфорилированную неактивную форму [c.280]

Активность гидроксильной группы серина в активном центре фермента зависит от других функциональных групп, которые пространственно сближены с гидроксильной группой серина и вступают с ней во взаимодействие (внешний индуктивный эффект, образование водородной связи). Такими группами, например, могут быть имидазольное кольцо гистидинового остатка или соседняя карбоксильная группа, увеличивающие подвижность атома водорода в ОН-группе серина. Гидроксильная группа серина, входящая в активный центр фермента, способна к реакциям алкилирования и ацилирования (фосфорилирования и дефосфорилирования) этим и объясняется ее участие в реакциях переноса фосфорных групп. В качестве реагентов для обнаружения остатка серина в активном центре используются фосфорсодержащие соединения типа [c.207]

Изменение сродства ион-связываюш их центров может быть обусловлено изменением их геометрии при связывании АТФ, а также при фосфорилировании и дефосфорилировании фермента. Катионы, находясь в ион- связываюш их полостях, образуют координационные связи с кислородсодержаш ими группами полипептидных цепей. При перестройке анионного окружения катионов происходит замеш ение ионов одного вида на другие катионы. [c.156]

Такой механизм регуляции функции канала представляется вполне логичным, однако следует иметь в виду, что реакции фосфорилирования и дефосфорилирования осуществляются довольно медленно (за времена до 10 с). Поэтому данный механизм не может быть вовлечен в быстрое открывание и закрывание каналов, а, скорее, участвует в долговременной их регуляции. [c.90]

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]

Регуляция ферментативной активности путем фосфорилирования и дефосфорилирования в известной мере аналогична регуляции по принципу обратной связи. Оба типа регуляции обеспечивают быстрое изменение потока метаболитов в ответ на тот или иной физиологический сигнал и в том и в другом случае экспрессия генов не затрагивается. При обоих типах регуляции действие направлено на ферменты начальных этапов многостадийной цепи метаболических реакций, чаще всего принадлежащих одному пути биосинтеза, причем не на каталитические, а на аллостерические центры. Однако ингибирование по принципу обратной связи направлено избирательно на один фермент и не зависит от гормональной или нервной регуляции. Напротив, регуляция ферментов млекопитающих путем фосфорилирования— дефосфорилирования распространяется на несколько белков, осуществляется при участии АТР или других нуклеозидтрифосфатов и находится под прямым нервным и гормональным контролем. [c.110]

Важную группу гелей составляют гели с большим количеством ионогенных групп, в том числе гели различных по- лиэлектролитов, белков, в которых большую роль играют электрохимические явления. Они приобретают особое значение в гелях полиэлектролитов, образованных гибкими макромолекулами с высокой плотностью зарядов. В этом случае изменение степени ионизации ионогенных групп приводит к значительным изменениям объема геля, обусловленным электростатическим отталкивательным взаимодействием одноименно заряженных групп. Так, например, Качальский показал, что в гелях или волокнах полиакриловой кислоты, содержащих по одной СОО--группе в каждом звене цепи, путем смещ-ения pH или замены Na-солей на менее диссоциированные Ва-соли, можно вызвать обратимые удлинения в 8—10 раз аналогичные опыты производились на гелях полиальгиновой кислоты. По мнению Кирквуда и Риземана, подобные явления могут иметь место при мышечном сокращении, в результате процессов ферментативного фосфорилирования и дефосфорилирования. Замечательно, что в описанных процессах происходит непосредственный переход изменений химической энергии в механическую работу (хемомеханический процесс), который [c.210]

Наличие конформационных изменений рецепторного белка было доказано тем, что после связывания лиганда менялась флуоресценция остатков триптофана. Наблюдались также фосфорилирование и дефосфорилирование белков иостсинаптиче-ской мембраны (холинэргической и др.). Однако корреляцию наблюдаемых конформационных изменений или реакций фос- [c.204]

Все ранние работы по белкам-репрессорам были выполнены на бактериях. Выяснилось, что и у лактозного, и у триптофанового оперона активность этих белков контролируется посредством обратимого связывания небольших специфических молекул. В клетках эукариот белки-регуляторы гоже находятся под контролем небольших сигнальных молекул, таких, например, как сАМР. Эти молекулы осуществляют свое воздействие непрямым путем, влияя на фосфорилирование и дефосфорилирование белка. Хотя у бактерий фосфорилирование не играет такой важной роли в регуляции, и у них существует одна хорошо изученная система контроля, зависящая от фосфорилирования белков. На примере этой системы мы рассмотрим некоторые аспекты регуляции генов, знание которых способствует пониманию более сложной системы регуляции высших эукариот. [c.188]

Такой ковалентной модификацией могло бы быть фосфорилирование рецептора в присутствии АТР, как это наблюдалось в Torpedo [10] и Ele trophorus [5]. Постсинаптическая мембрана содержит сАМР-зависимую киназу и фосфатазу. Карбамоилхолин предотвращает фосфорилирование рецептора. Однако функциональное различие между двумя взаимопревращающимися формами рецептора, фосфорилированной и дефосфорилированной, до сих пор не выяснена. [c.266]

Роль мускаринового ацетилхолинового рецептора не ограничивается регуляцией каналов для ионов щелочных металлов, но, как мы уже показали в гл. 2, он влияет на фосфорилирование и дефосфорилирование фосфатидилинозита и сти.мулирует образование сОМР. Активность рецептора приводит к увеличению внутриклеточной концентрации свободного Са +. Молекулярная и функциональная связь этих наблюдений еще неясна. [c.269]

Указывают, что биохимические процессы не идут в гомогенных водных растворах, так как активный энзим нельзя отделить от всей коллоидальной молекулы протеина, и что окисляющийся субстрат должен сперва адсорбироваться на поверхности коллоида и подойти совершенно точно, как ключ к замку, к специфическим простетическим группам. В таком случае оказывается возможным аккумулирование теплоты реакции, выделяющейся в отдельных стадиях реакции, на каталитически активных центрах в достаточном количестве, обеспечивающем протек(ание эндотермических изменений, которые являются отдельными составляющими суммарного экзотермического процесса. Так, например, по данным Кребса , биохимический синтез мочевины, включающий превращение орнитина в аргинин, обязательно увеличивает энергию примерно на 14 ккал на г-молекулу. Этот эндотермический процесс может итти только вместе с экзотермическим окислением. Поскольку синтез аргинина ускоряется в присутствии таких веществ, как глюкоза, фруктоза, молочная кислота и пировиноградная кислота, предполагается, что одновременное окисление этих веществ дает энергию для синтеза мочевины. Существенную роль в регулировании изменений энергии при ступенчатом окислении сахаров могут играть реакции фосфорилирования и дефосфорилирования На стр. 297 было указано, что фосфорилирование может сопровождать де-карбоксилирование. При последующем гидролизе смешанного ацилфосфорного ангидрида может освобождаться не менее [c.301]

Важную группу гелей составляют гели с большим количеством, ионогенных групп, в том числе гели различных полиэлектролитов, белков, в которых большую роль играют электрохимические явления. Они приобретают особое значение в гелях полиэлектролитов, образованных гибкими макромолекулами с высокой плотностью зарядов. В этом случае изменение степени ионизации ионогенных групп приводит к значительным изменениям объема геля, обусловленным электростатическим отталкивательным взаимодействием одноименно заряженных групп. Так, например, в гелях или волокнах полиакриловой кислоты, содержащих по одной СОО"-группе а каждом звене цепи, путем смещения pH или замены Ма-солей на менее диссоциированные Ва-соли, можно вызвать обратимые удлинения в 8—10 раз (стр. 106). Аналогичные опыты производились на гелях полиальгиновой кислоты. По мнению Ж. Кирквуда и Ризе-мана, подобные явления могут иметь место при мышечном сокращении в результате процессов ферментативного фосфорилирования и дефосфорилирования в частности, они возможны на нитях белка актина в мышечном волокне. При мышечном сокращении обратимые деформации, однако, редко превосходят 30—40%. Замечательно, что в описанных процессах происходит непосредственный переход изменений химической энергии в механическую работу (хемомеха-нический процесс), который, несомненно, лежит в основе мышечного сокращения, хотя его конкретный механизм еще нельзя считать выясненным. [c.187]

Хорошо известно, что некоторые ангидриды кислот фосфора взаимодействуют с активными центрами эстераз, подавляя их ферментативную активность 1101, 216, 218, 377]. Механизм этого процесса, подробно рассматривался в ряде последних работ [188, 195, 369 377, 405], в том числе в настоящей монографии О Брайна. Хотелось бы отметить только следующее. В большинстве работ, в том числе и в исследованиях последних лет, зачастую механизм нуклеофильного замещения у тетраэдрического атома фосфора в активных центрах эстераз рассматривался как совершенно аналогичный механизму нуклеофильного замещения у атома углерода карбонильной группы ацетилхолина. Следует учитывать, что когда более 10 лет назад Уилсон выдвинул идею создания антидота-реактива-тора [400, 401, 515, 5161 и, так же как и Нахманзон [402], рассматривал процесс фосфорилирования и дефосфорилирования активных центров эстераз как аналогичный ацетилированию и дезацетили-рованию этих центров, то в то время подобная постановка вопроса была оправдана и даже необходима, так как она значительно способствовала пониманию механизма угнетения эстераз фосфорорганическими ингибиторами и, самое главное, помогла решить вопрос о том, какова должна быть структура молекулы реактиватора-антидота, чтобы она обладала большим сродством к поверхности фермента [411]. [c.582]

Цикл фосфорилирования и дефосфорилирования обнаружен у гистона Н1, однако по времени он отличается от цикла модификации других гистонов. В культуре клеток млекопитающих одна или две фосфатные группы могут быть введены в фазе S. Но основное фосфорилирование происходит позднее, когда добавляется еще несколько фосфатных групп, так чтобы общее их число достигло шести. Как показано на рис. 30.10, это происходит в митозе. Все фосфатные группы удаляются в конце процесса деления. Введение некоторых фосфатных групп катализируется ферментом фосфокиназой, активность которой резко возрастает в самом начале митоза. О фосфатазе, под действием которой позднее происходит удаление фосфатных групп, известно немного. [c.385]

Особенно много исследований было сделано с радиоактивным фосфором. Применение последнего, начатое Гевеши и затем продолженное в ряде работ [292], внесло много нового в проблему фосфорного обмена. Как особенно стало ясно за последние два десятилетия, фосфор играет исключительно важную роль в обмене жиров, углеводов и белков, в процессах дыхания и т. д. Выше указывалось, что большинство этих процессов включает стадии фосфорилирования и дефосфорилирования. Через такие же промежуточные реакции с участием фосфора протекает фотосинтез растений. [c.320]

Первая реакция осуществляется при участии фермента АТФ фос-фатидилинозитол-4-фосфат-фосфотрансферазы, а вторая нри участии фермента ДФИ-киназы или АТФ фосфатидилинозитол-4,5-фосфатфос-фотрансферазы. Процессы фосфорилирования и дефосфорилирования взаимосвязаны [c.62]

Подобная локализация поли-ФИ обеспечивает свободный контакт с ферментами, АТФ, катионами и другими метаболитами. Ие исключена также возможность, что часть поли-ФИ находится в аксоплазме, поскольку в аксоплазме локализованы ферменты, участвующие в фосфорилировании МФИ до ДФИ и ТФИ. В аксоплазме поли-ФИ могут также подвергаться дефосфорилированию до МФИ. Активность ферментных систем, участвующих в процессах фосфорилирования и дефосфорилирования, регулируется аксоплазмой. [c.63]

Фосфорилирование и дефосфорилирование легких цепей миозина гладких мышц производят специфические ферменты. Миозиновая АТРаза гладких мышц Са -зависима, так как фосфорилирующий фермент-киназа легких [c.86]

Значительный вклад в регуляцию скорости окислительного декарбоксилирования пирувата вносяпг изменения концентрации конечных продуктов реакции — ацетил--КоА и НАДН, накопление которых в митохондриях ведет к торможению ПДГ-реакции. Следует отметить, что действие этих факторов включает как непосредственное ингибирование фермента продуктом реакции, так и влияние НАДН и ацетил-КоА на взаимопревращения фосфорилированной и дефосфорилированной форм ПДГ. [c.167]

Гидролиз АТФ — сложная реакция, она состоит из различных этапов, в которых фермент претерпевает переход из одной формы в другую во время фосфорилирования и дефосфорилирования, образуя фосфорилированные интермедиаты с различными свойствами. В реакции необходимо участие ионов Mg, Ма и К. N3, К-АТФаза специфически ингибируется сердечными гликозидами и в первую очередь уабаином (строфантином С). Ингибиторами являются также сульфгидрильные реагенты М-этилмалеимид, динитробен-зойная кислота, тимерозал, а также олигомицин и ванадат. [c.10]

Таблица 10.3. Некоторые ферменты млекопитающих, каталитическая активность которых в фосфорилированном и дефосфорилированном состояниях различна (Е—дефос-фофсрмент, ЕР—фосфофермент)

На примере метабо зма гликогена хорошо видно, что если в качестве с стратов выступают ферменты, то фосфорилирование часто приводит к изменению Кы для субстрата, /(а —для активатора и / i —для ингибитора. Субстраты, активаторы и ингибиторы могут в свою очередь влиять на скорость реакций фосфорилирования и дефосфорилирования ферментов, усиливая или ослабляя таким образом эффективность ковалентной модификации. Процессы фосфорилирования—дефосфорилирования, влияние аллостерических эффектов и наличие определенных субстратов в совокупности обеспечивают интеграцию внеклеточной (нервной и гормональной) и внутриклеточной информации, что и обусловливает необходимую in vivo активность соответствующего метаболического пути. Степень влияния фосфорилирования на активность определенного фермента in vivo зависит от метаболического состояния клетки. Некоторые ферменты, являющиеся субстратами сАМР-ПК, рассмотрены ниже. [c.87]

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]

Использование радиоактивного фосфора внесло многонового в позиание процессов фосфорного обмена, фосфорилирования и дефосфорилирования. Фосфор играет исключительно-важЕЕую роль в обмене жиров, углеводов, белков, в процессе дыхания, фотосинтеза и т. д. Из минеральных соединений фос- [c.287]

Na/ a-обмен может обеспечивать как вход Са + в клетку, так и его выброс в межклеточное пространство в зависимости от потенциала на мембране и соотношения градиентов Na и Са +. Так, в цитоплазме возбужденной клетки концентрация свободного кальция в среднем увеличивается от 0,1 до 1 мкмоль/л и трансмембранный Ес , согласно уравнению Нернста (см. гл. 3), уменьшается примерно на 30 мВ, что создает условия для активации выброса Са + из клетки. Из этих данных, однако, не следует, что два разнонаправленных обменных потока представляют собой полностью симметричные процессы. Оказалось, что в ряде органов и тканей, включая сердце, обмен катионов существенно активируется в присутствии АТФ с цитоплазматической стороны мембраны. С помощью аналога АТФ—[у-5]АТФ, в котором кислород терминального фосфата заменен на серу и который по этой причине является субстратом протеинкиназ, но не АТФаз, показано четырехкратное ускорение процесса Na/Са-обмена в гигантских аксонах кальмара (R. DiPolo, L. Beauge, 1987). Таким образом, данный процесс может быть подвержен чрезвычайно тонкой регуляции, опосредованной протеинкиназными реакциями фосфорилирования и дефосфорилирования самого переносчика или соседнего минорного белка. [c.44]

Главные ферменты, контролирующие метаболизм гликогена,— гликогенфосфорилаза и гликоген-синтаза—регулируются сложной серией реакщ1Й, в которых используются как аллостерические механизмы (см. с. 104), так и ковалентная модифика-Щ1Я путем фосфорилирования и дефосфорилирования фермента (см. с. 108). [c.192]

Ферменты, катализирующие неравновесные реакции, чаще всего являются аллостерическими, и их регуляция быстро осуществляется по принципу обратной связи или прямой связи под действием аллостерических модуляторов в ответ на потребности клетки (см. гл. 9). Другие механизмы регуляции, связанные с действием гормонов, обеспечивают потребности организма в целом. Гормональная регуляция осуществляется с помощью нескольких механизмов (см. гл. 43), одним из которых является ковалентная модификация фермента путем фосфорилирования и дефосфорилирования. Этот процесс протекает быстро одной из промежуточных стадий часто является образование сАМР, который в свою очередь стимулирует переход фермента из одной (например, неактивной) формы в другую. В процессе участвуют далее сАМР-зависимая протеинкиназа, которая катализирует фосфорилирование фермента, или специфические фосфатазы, катализирующие его дефосфорилирование. Активной формой может быть либо фосфорилированный фермент, как в случае ферментов, катализирующих пути катаболизма (например, фосфорилаза а), или дефосфорилирован-ный фермент, как в случае ферментов, катализирующих процессы биосинтеза (например, г.шкогенсинта-за а). [c.214]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология