Присоединение субстратов и ингибиторов

Подобные типы ингибирования конечным продуктом и активирования первым продуктом свойственны аллостерическим (регуляторным) ферментам, когда эффектор, модулятор, структурно отличаясь от субстрата, связывается в особом (аллостерическом) центре молекулы фермента, пространственно удаленном от активного центра. Следует, однако, иметь в виду, что модуляторами аллостерических ферментов могут быть как активаторы, так и ингибиторы. Часто оказывается, что сам субстрат оказывает активирующий эффект. Ферменты, для которых и субстрат, и модулятор представлены идентичными структурами, носят название гомотропных в отличие от гетеротропных ферментов, для которых модулятор имеет отличную от субстрата структуру. Взаимопревращение активного и неактивного аллостерических ферментов в упрощенной форме, а также конформационные изменения, наблюдаемые при присоединении субстрата и эффекторов, представлены на рис. 4.25. Присоединение отрицательного эффектора к аллостерическому центру вызывает значительные изменения конфигурации активного центра молекулы фермента, в результате чего фермент теряет сродство к своему субстрату (образование неактивного комплекса). [c.156]

ТОГО, если данный комплекс важен при катализе, то константы диссоциации, измеренные при изучении связывания, должны приближаться к константам, определенным при изучении начальной скорости реакции в целом, хотя различие в используемых концентрациях белка может вызвать в некоторых случаях трудности при интерпретации. Необходимые константы могут быть получены из изучения начальной скорости для иона металла Ка) и для лиганда, если он является ингибитором Кг). Однако константы диссоциации комплексов фермент — субстрат и фермент — продукт не так легко получить, пока не сделаны допущения относительно скоростьопределяющей стадии реакции и (или) порядка присоединения субстрата (или отщепления продукта). Следовательно, утверждение о кинетической важности таких комплексов, наиболее интересных с точки зрения изучения механизма действия металлоферментов, связано с большими сложностями. [c.450]

Присоединение субстратов и ингибиторов [c.533]

Механизм действия ингибиторов может быть разнообразным. В одних случаях они как бы подменяют субстрат, в других соединяются с участком молекулы фермента, где должен присоединяться субстрат, и препятствуют присоединению субстрата к ферменту. [c.12]

Четвертичная структура (олигомер) гипотетического фермента состоит из двух идентичных полипептидных цепей (протомеров) Олигомер может находиться либо в расслабленном (в середине), либо в напряженном состоянии (справа). В расслабленном состоянии он связывает молекулы субстрата в активатора. В напряженном состоянии он связывает молекулы ингибитора. Присоединение молекул субстрата и активатора стабилизирует расслабленное состояние олигомера, в то время как присоединение молекул ингибитора стабилизирует напряженное состояние, которое каталитически не [c.110]

Такой ингибитор не присоединяется к ферменту в отсутствие субстрата и даже способен облегчать присоединение субстрата, а затем, связываясь, сам инактивирует фермент. В случае бесконкурентного ингибирования скорость ферментативной реакции описывается более сложным уравнением, чем в случае конкурентного и неконкурентного типов ингиби- [c.118]

Описанный тип ингибирования обычно называют конкурентным ингибированием, так как при этом имеет место конкуренция между молекулами ингибитора и субстрата за присоединение к активному центру фермента. Известны и другие типы ингибирования ферментативных реакций, рассмотрение которых выходит за рамки этого курса. [c.333]

Ингибитор фермента — вещество, соединяющееся с ферментом и лишающее его каталитической активности. Ингибитор может конкурировать с субстратом или быть неконкурентным. Если ингибитор конкурентный, то степень ингибирования фермента определяется соотношением концентраций ингибитора и субстрата. Молекулы ингибитора и субстрата конкурируют за присоединение к одному и тому же активному центру молекулы фермента. [c.399]

В некоторых случаях, когда присоединение к матрице может затронуть активный центр фермента, его стараются защитить добавлением в реакционную смесь субстрата или конкурентного ингибитора ферментативной активности. [c.347]

Единственным объяснением этого является то, что ингибитор образует с ферментом продукт присоединения так же, как и в приведенном выше равновесии (1), конкурируя при этом с субстратом [c.798]

Тип 1 конкурентное ингибирование. Молекулы ингибитора, которыми могут быть чужеродные частицы I или обычно продукт реакции Р и молекулы субстрата А , конкурируют между собой за присоединение к активному центру катализатора. [c.67]

Во время неконкурентного торможения ингибитор не влияет на соединение фермента с субстратом вообще присоединение к ферменту субстрата или ингибитора не влияет на его сродство к другому компоненту (т. е. к ингибитору или субстрату). Образуется соединение Е15. Чаще всего этот комплекс совсем не распадается, тогда скорость реакции полностью определяется распадом ЕЗ или, иными словами, действие неконкурентного ингибитора соответствует уменьшению количества активного фермента в системе, выключению некоторой части его. Этот случай может быть выражен следующими уравнениями [c.63]

Каждое равновесие характеризуется соответствующими константами равновесия Къ Ks, Kis и Ksi- Образование комплекса EIS связано с присоединением ингибитора и субстрата к разным частям молекулы белка, поэтому двойные комплексы EIS и ESI одинаковы. Константы диссоциации Kis и Ksi численно различны, так как при диссоциации образуются разные продукты EI и S в первом случае и ES и I во втором. Коэффициент характеризует изменение константы скорости распада комплекса ES в присутствии ингибитора. [c.515]

Если аллостерическое присоединение ингибитора понижает активность фермента, но не изменяет его сродство к субстрату, т. е. если образуется малоактивный комплекс EIS, то такое торможение ферментативной реакции называется неконкурентным ингибированием. Такой термин возник потому, что образование комплекса EIS обусловлено присоединением ингибитора и субстрата к разным частям молекулы белка. При этом отсутствует конкуренция за обладание активными центрами фермента, а каталитическая активность фермента из-за малой активности комплекса EIS понижается. [c.518]

Влияние центров, изображенных на рис. 15.10, на кинетику реакции не вполне ясно. Связывание в полости, по-видимому, предполагает конкурентное ингибирование по отношению к любому субстрату, располагающемуся подобно Gly-Tyr. С другой стороны, возможно, что ингибитор, находящийся вблизи остатка Туг-198, присоединяется к атому цинка, не создавая стерических препятствий связыванию длинных пептидов, рассмотренному в разд. 2.4.1. Координационное число атома цинка при таком неконкурентном взаимодействии, вероятно, становится равным пяти. Данные по связыванию, из которых вытекает стехиометрия 1 1, казалось бы, свидетельствуют в пользу того, что ингибитор не может одновременно заполнять оба центра, обнаруживаемые кристаллографическим методом [70]. Однако факт защиты от модификации двух тирозиновых остатков при высокой концентрации фенилпропионата [99] проще всего объясняется одновременным присоединением двух (или более) молекул ингибитора. Оглядываясь назад, приходится сожалеть, что ингибитор, ведущий себя столь сложным образом, так часто использовался для изучения активного центра КПА. [c.535]

Можно надеяться, что другие детали механизма гидролиза пептидов также будут вскоре установлены. Гидролиз эфиров, таких, как ГФЛ, обнаруживает ряд особых черт. Ряд различий в гидролизе эфиров и пептидов сказывается на влиянии модификации тирозина, замещения металла и прибавления DgO, ингибиторов и активаторов. Было высказано предположение о том, что механизмы гидролиза эфиров и пептидов различны [128] и что центры присоединения двух типов субстратов полностью или частично не совпадают [100, 117]. Из известного несходства двух реакций действительно вытекает существование количественных различий в соответствующих им наборах констант скорости, из-за которых стадии, лимитирующие скорость, для гидролиза пептидов и эфиров могут не совпадать. Однако это можно объяснить не только с помощью гипотезы двух механизмов . Например, активность нитро-КПА, d-КПА и Hg-КПА при гидролизе ГФЛ можно объяснить, предположив, что некоторые эфиры могут превращаться без передачи протона от остатка тирозина [2, 3]. Узловой вопрос о возможности превращения некоторых субстратов по различным механизмам с участием различных каталитических групп заслуживает более тщательного изучения. [c.551]

ЛИШЬ в редких случаях. В тех редких случаях, когда отмечалось свободнорадикальное присоединение H l ориентация по-прежнему соответствовала правилу Марковникова, по-види-мому, потому, что образуется наиболее стабильный продукт [121]. Свободнорадикальное присоединение HF, HI и НС1 энергетически невыгодно (см. обсуждение в разд. 14.5 и при описании реакции 14-1). Присоединение НВг против правила Марковникова часто наблюдалось и в отсутствие пероксидов. Это происходит в результате того, что субстрат (алкен) адсорбирует кислород воздуха, образуя небольшие количества пероксидов (реакция 14-8). Присоединение по правилу Марковникова можно обеспечить тшательной очисткой субстрата, но практически этого нелегко добиться, и поэтому большее распространение получило проведение реакции в присутствии ингибиторов, например фенолов или хинонов, которые предотвращают протекание реакции по свободнораднкальному пути. Присутствие свободнорадикальных инициаторов, таких, как пероксиды, не ингибирует ионный путь реакции, но свободнорадикальное присоединение, будучи цепным процессом, идет намного быстрее, чем электрофильная реакция. В большинстве случаев оказывается возможным контролировать механизм (а следовательно, и ориентацию), добавляя пероксиды для проведения свободнорадикального присоединения или ингибиторы для осуществления электрофильного пути, хотя известны случаи, когда реакция по ионному пути идет так быстро, что может конкурировать со свободнорадикальным механизмом, и полного контроля достичь не удается. Присоединение НВг, НС1 и HI по правилу Марковникова с высокими выходами осуществлено с использованием межфазиого катализа [122]. Альтернативные методы присоединения НВг (или HI) против правила Марковникова рассмотрены в разделе, посвященном реакции 12-28 (т. 2). [c.162]

Когда ингибитор имеет по своей структуре сродство к биосиеци-([)ическому субстрату конкретного фермента, происходит его присоединение к активному участку катализатора. Ингибитор мещает присоединению субстрата к ферменту, конкурируя с ним. Такое торможение называется конкурентным или компетитивным. В случае повыщения концентрации субстрата торможение прекращается. При неконкурентном ингибировании ингибитор присоединяется не там, где связывается субстрат, и от внесения избытка субстрата фермент не освобождается. В случае неконкурентного ингибирования фермент может одновременно связываться и с ингибитором, и с субстратом. [c.205]

Субъединицы аллостерического белка — фермента— рзаимодействуют друг с другом. Присоединение субстрата или аллостерического ингибитора к одной из субъединиц изменяет сродство к субстрату или ингибитору остальных субъединиц. В этом смысле аллостерическии фермент является кооперативной системой. [c.315]

Для выяснения роли ионов металлов в ферментативном катализе было изучено изменение начальных скоростей реакции как функции концентрации субстрата и иона металла. Хотя Малмстрём и Розенберг [3] показали, что реакции образования комплексов Е — М + — субстрат и Е — субстрат — М + для односубстратных систем имеют сходные кинетические уравнения, в случае многосубстратных систем можно определить порядок присоединения иона металла и субстрата по методу Клеланда [59, 60] с введением соответствующих поправок на взаимодействие металл — субстрат. Некоторые примеры с использованием этого подхода будут обсуждаться в следующих разделах (см. также гл. 18). В этой связи необходимо заметить, что часто неудовлетворительной является практика поддержания постоянной и насыщающей концентрации иона металла в ходе изучения кинетики при выяснении влияния порядка присоединения субстрата и (или) отщепления продуктов. Во многих системах незакомплексованный М + действует как активатор или как ингибитор реакции. Более того, в случае слабых комплексов, например MgAДф-, относительная концентрация промежуточных соединений является функцией общей концентрации обоих компонентов комплекса [16]. [c.450]

Хотя остаток Туг-198 и удален от расщепляемой пептидной связи, он может участвовать в вандерваальсовых взаимодействиях с субстратами, большими, чем глицилтирозин (рис. 15.3 и 15.4). Боковые цепи других остатков тирозина, расположенных в районе активного центра, направлены в сторону от участков присоединения субстрата. Таким образом, второй остаток этой аминокислоты, который, судя по результатам модификации, участвует в образовании активного центра, вероятно, является остатком 198. Иодфенилпропионат присоединяется в кристаллах КПА к центру, расположенному вблизи фенольной группы Туг-198 (рис. 15.10). Если фенилпропионат связывается аналогичным образом, то становится понятным влияние этого ингибитора на модификацию. Высокую реакционную способность остатков Туг-198 и Туг-248 можно частично объяснить тем, что они находятся в контакте с окружающим растворителем. Кроме того, рК нитруемого остатка тирозина меньше, чем р/С остальных [112]. [c.538]

Различают гетеротропные и гомотропные аллостерические эффекторы (ингибиторы и активаторы). Гетеротропные эффекторы отличаются по своей химической структуре от субстрата, примером чему может служить УТФ как аллостерический ингибитор карбомоилфосфатсинтетазы II. Гомо-тропная аллостерическая регуляция осуществляется самим субстратом присоединение субстрата к одному протомеру фермента изменяет конформацию всего белка, при этом может изменяться и активность других протомеров. [c.120]

Идя вдоль схемы слева направо и придерживаясь указанного направления стрелок, получаем прямую реакцию. Обратной реакции соответствует обратный порядок образования ферментсодержащих комплексов и обратное направление стрелок. Подход Клеланда позволяет представлять механизмы ферментативных реакций в компактной форме и особенно удобен для представления простых механизмов с упорядоченным присоединением субстратов. Однако для механизмов, включающих неупорядоченные стадии или стадии взаимодействия с ингибитором, он менее удобен и не позволяет простым путем ввести константы скорости. [c.112]

Авторы использовали взаимодействие препаратов частично очищенных ферментов с диизопропилфторфосфатом, содержащим радиоактивный изотоп Р , и определяли степень снижения активности ферментов и фактическое количество присоединившихся молекул ингибитора (по Р ). Для учета неспецифического присоединения ингибитора к посторонним белкам проводилась реакция в условиях защиты фермента субстратом. При этом для холинэстеразы сыворотки крови лошади была получена величина Um 5-10 мин (температура 38°, pH 7,4). Возможно, что несколько меньшая величина Ум, полученная Коэном и сотрудниками, объясняется неполной защитой холинэстеразы субстратом от ингибирующего действия диизопро-пилфторфосфата (см. ниже). [c.167]

Весьма распространенная форма торможения (блокирования) ферментов наблюдается тогда, когда ингибитор по своей структуре близок к специфическому субстрату данного катализатора. Присоединяясь к активному участку фермента, он мешает присоединению к нему естественного субстрата, конкурирует с ним. Такое специфическое торможение называют конкурентным, или компетитивным. Если же ингибитор присоединяется к ферменту не в том месте, где субстрат, или не только в нем, то говорят [c.62]

Вещества, понижающие активность фермента, называются ингибиторами. В тех случаях, когда строение молекулы ингибитора близко к строению молекулы субстрата, понижение активности фермента может происходить за счет того, что молекулы ингибитора присоединяются к каталитическому или к адсорбционному центру. Поэтому иногда в качестве ингибитора выступает конечный продукт реакции. Существуют ингибиторы, имеющие совсем отличное строение от строения субстрата. Присоединение их к молекуле фермента происходит вне активного центра, но тоже приводит к уменьшению активности фермента. Такое присоединение вещества носит название аллостерического (от греческого слова аллос — иной). [c.514]

Фотоинициированная реакция субстрата 47 с енолят-ионом диизопропилкетона дает 88% кетона 48 и 4% 49. В темноте или в условиях фотоиннциирования, но в присутствии ингибитора ди-трет-бутилнитроксида образуются только 49 и продукт присоединения 50 (- 15%). [c.124]

Атомы иода Ii и 2 находятся в положениях, при которых возможно взаимодействие между группой С00 ингибитора и атомом цинка. Ряд других данных подтверждает предположение о том, что фенилпропионат присоединен к иону металла [71, 72]. Таким образом, иодфенилпропионат не может служить хорошим аналогом субстрата, глицилтирозина. Несмотря на это, его присоединение, по-видимому, также вызывает изменение конформации в районе остатка Туг-248. Множественность центров связывания фенилпро-пионата не является неожиданной, так как кинетика ингибирования им довольно сложна (разд. 3.2.1). [c.524]

Влияние ацетилирования на гидролиз пептидов объясняется главным образом уменьшением кат, хотя Кж тоже может изменяться при этом. Для ацетил-КПА величина Кж для КГФ в качестве субстрата [78] и Ki для этого же пептида в качестве ингибитора гидролиза ГФЛ [100] на порядок выше значения Кж для превращения КГФ нативной КПА. Ранее сделанный вывод о том, что влияние ацетилирования на активность КПА связано с нарушением способности связывать ГФЛ и дипептиды [115], не согласуется с результатами экспериментов по конкуренции и рентгеноструктурными данными об образовании комплекса между Gly-Tyr и ацетил-КПА. Действительно, присоединение гиппурилфенилала-нина и КБЗ-Gly-Gly-Phe почти не изменяется при ацетилировании КПА [76, 78]. Тем не менее из этих данных по модификации не следует, что тирозин непосредственно участвует в катализе. Для проверки постулата об участии остатка Туг-248 в качестве донора протона [2, 3] было бы полезно исследовать кинетические параметры и рН-зависимость гидролиза пептидов арсанилазо-КПА, в которой р/С этой группы понижено по сравнению с нативной КПА [116]. [c.539]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология