Ретроингибирование

В процессе ретроингибирования (ингибирование по принципу обратной связи) активность фермента, стоящего в начале многоступенчатого превращения субстрата, тормозится конечным метаболитом, что детально разработано при изучении регуляции био синтеза пиримидиновых нуклеотидов и новообразования ряда аминокислот [c.34]

Ингибирование конечным продуктом (ингибирование по принципу отрицательной обратной связи - ретроингибирование) [c.164]

Наиболее простой случай аллостерической регуляции — регуляция первого фермента неразветвленного биосинтетического пути его конечным продуктом. Если конечный продукт накапливается в избытке, он подавляет активность первого фермента в процессе, называемом ретроингибированием, или ингибированием по принципу обратной связи. Примером такого типа регулирования является ингибирование биосинтеза Ь-изолейцина. Превращение Ь-треонина в Ь-изо-лейцин включает пять ферментативных реакций (рис. 35). Первый [c.112]

Регуляция на уровне активности ферментов свойственна, как правило, только ключевым ферментам клеточного метаболизма. Каталитическая активность ферментов, участвующих в том или ином пути биосинтеза, может подвергаться изменениям она может повышаться (под действием положительного эффектора) или снижаться (под действием отрицательного эффектора). При ингибировании конечным продуктом (ретроингибировании) этот продукт подавляет активность первого фермента, участвующего в данной цепи реакций. [c.473]

Микроорганизмы обычно синтезируют каждую из аминокислот в определенных количествах, обеспечивая тем самым синтез специфических белков. Это объясняется тем, что контроль за скоростью биосинтеза каждой аминокислоты осуществляется по принципу обратной связи как на уровне генов, ответственных за синтез соответствующих ферментов (репрессия), так и на уровне самих ферментов, способных под действием избытка образующихся аминокислот изменять свою активность (ретроингибирование). Такой контроль исключает перепроизводство аминокислот, и выделение их из клетки возможно лишь у микроорганизмов с нарушенной системой регуляции. Такие культуры иногда выделяют из природных источников. Так, известны штаммы дикого типа, накапливающие в среде глутаминовую кислоту, пролин или валин. Однако основной путь селекции продуцентов аминокислот — получение ауксотрофных и регуляторных мутантов. Ауксотрофные мутанты отбирают на селективных средах после воздействия на суспензии бактериальных культур физическими (например, ультрафиолетовое или рентгеновское излучение) и химическими (этиленимин, диэтилсульфат, нитрозоэтил-мочевина и т. д.) факторами. У таких мутантов появляется дефектный ген, детерминирующий фермент, без которого не может осуществляться биосинтез определенной аминокислоты. Получение ауксотрофных мутантов — продуцентов аминокислот — возможно только для микроорганизмов, имеющих разветвленный путь биосинтеза, по крайней мере, двух аминокислот, образующихся из одного предшественника. Их биосинтез контролируется на уровне первого фермента общего участка согласованным ингибированием конечными продуктами (ретроингибирование). У таких ауксотрофных мутантов избыток одной аминокислоты при дефиците другой не приводит к подавлению активности первого фермента. Аминокислота, биосинтез которой блокирован в результате мутагенного воздействия, должна добавляться в ограниченном количестве. [c.20]

Подобные явления репрессии и ретроингибирования действуют на многих путях биосинтеза аминокислот. На эту тему написаны подробные обзоры [22, 146]. [c.160]

На обмен веществ, аналогичный конечным метаболитам, оказывают эффект их аналоги (табл. 3.1). Указанное обстоятельство используется для селекции организмов с нарушением механизма обратной связи. Обход механизма ретроингибирования делает объект биотехнологического процесса нечувствительным к концентрации конечного продукта. [c.35]

Таким образом, ведущими механизмами, обеспечивающими экономность образования продуктов в клетках микроорганизмов, являются ретроингибирование и репрессия, базирующиеся на принципе обратной связи. [c.36]

Добавление в питательную среду а-аминоадипиновой кислоты предотвращает ингибирующий эффект лизина и активирует биосинтез пенициллина в отсутствие лизина. Кроме ретроингибирования биосинтез многих антибиотиков тормозится высокими концентрациями своих же антибиотиков. Следует отметить, что в процессе эволюции микроорганизмы выработали механизмы защиты от действия собственных антибиотиков. Эта проблема успешно решается [c.68]

Другой, более быстрый путь регуляции заключается в воздействии на скорость и интенсивность одной или нескольких чувствительных ферментативных реакций. Иными словами, это механизм, действующий на уровне обмена веществ в собственном смысле этого слова. Обычно особенно чувствительны к этому общему регуляторному механизму начальные и завершающие реакции специфических метаболических цепей, т. е. регуляторные ферменты, входящие в состав определенного мультиферментного комплекса. При этом потенциальные регуляторные ферменты — это ферменты, катализирующие, как правило, необратимые реакции. Часто бывает также, что эта регуляция, которая может быть как положительной активация), так и отрицательной ингибирование), осуществляется одним из конечных продуктов данной цепи реакций. По этой причине ингибиторный тип регуляции был назван ингибированием по типу обратной связи или ретроингибированием. Такое ингибирование первых этапов катаболизма (или противоположный процесс — активация) основано [c.447]

Получение витамина Б2 (рибофлавин). Вплоть до 30-х годов прошлого столетия рибофлавин вьщеляли из природного сырья. В наибольшей концентрации он присутствует в моркови и печени трески. Из 1 т моркови можно изолировать лишь 1 г рибофлавина, а из 1 т печени — 6 г. В 1935 г. обнаружен активный продуцент рибофлавина — гриб Eremothe ium ashbyii, способный при выращивании на 1 т питательной смеси синтезировать 25 кг витамина В2. Сверхсинтеза рибофлавина добиваются действием на дикие штаммы мутагенов, нарушающих механизм ретроингибирования синтеза витамина 2, флавиновыми нуклеотидами, а также изме- [c.53]

Другой механизм, значительно быстрее срабатывающий и тонко сбалансированный, заключается в воздействии на скорость и интенсивность одной или нескольких чувствительных ферментативных реакций. Иными словами, это механизм, действующий на уровне обмена веществ в собственном смысле слова. Обычно особенно чувствительны к этому общему регуляторному механизму начальные и завершающие реакции специфических метаболических цепей, т. е. те задающие скорость ферменты, о которых мы говорили выше. Часто бывает также, что эта регуляция, которая может быть как положительной активация), так и отрицательной ингибирование), осуществляется одним из конечных продуктов данной цепи реакций. По этой причине ингибиторный тип регуляции, который был открыт первым — при изучении торможения одного из начальных этапов биосинтетической цепи реакций конечным продуктом этой цепи,— был назван ингибированием по типу обратной связи, или ретроингибированием. Поскольку такое ингибирование первых этапов катаболизма (или противоположный процесс — активация) вызывается веществами, весьма далекими как в метаболическом, так и в структурном отношении от субстратов ингибируемых реакций, то можно предположить, что здесь имеют место аллостерические эффекты, т. е. конформационные изменения соответствующих ферментных белков, обусловленные наличием второго контактного участка, независимого от активного центра фермента. [c.277]

В 1953 году Новик и Сцилард в своих опытах с одним из таких мутантов, выделявшим в среду промежуточный продукт биосинтеза триптофана — шикимовую кислоту,— показали, что добавление к среде триптофана в значительном количестве вызывало торможение выделения шикимовой кислоты. Полученные данные указывали на то, что триптофан способен угнетать непосредственно первые этапы своего биосинтеза. Ряд других исследований показал, что конечный продукт ферментной системы может угнетать действие ее первого фермента. Это явление было обозначено как аллостерическое угнетение, обратное угнетение, угнетение посредством обратной связи, ретроингибирование. Поскольку мы применяли уже термин угнетение синтеза фермента, то по аналогии можно воспользоваться термином угнетение активности (фермента) конечным продуктом. Конечный продукт обычно не влияет на активность промежуточных ферментов системы, а действует исключительно и непосредственно на ее первый фермент. Таким образом, первый фермент проявляет специфичность не только по отношению к субстрату и коферменту, но и к регулирующему метаболиту. [c.241]

Легко видеть, что угнетение конечным продуктом (ретроингибирование) проходит быстрее, чем репрессия. В противоположность репрессии, которая является грубым механизмом регуляции, угнетение конечным продуктом представляет очень чувствительный механизм, реагирующий на любые изменения эндогенной концентрации данного вещества. Он играет важную роль в обеспечении более экономичного метаболизма на богатой основе или при переходе клетки из одного стационарного состояния в другое. Одновременно возможна коорди.ча-ция конкурирующих превращений, независимо от состава среды. [c.242]

Оказалось, что угнетаемые конечным продуктом по принципу обратной связи ферменты весьма лабильны и у них прежде всего исчезает способность реагировать на присутствие алло-стерических эффекторов (десенсибилизация). Ретроингибирование обычно удается наблюдать лишь при физиологических значениях pH, а для уничтожения каталитической активности требуются более сильные воздействия. Поэтому можно считать установленным, что соответствующий тип ферментов обладает специальными участками для связывания субстратов в активном центре. [c.243]

Репрессия ферментов. Репрессия ферментов продуктами их действия встречается прежде всего в процессах анаболизма репрессирующий метаболит (корепрессор) в первую очередь подавляет активность ферментов, катализирующих его синтез. Например, аргинин репрессирует все восемь ферментов, участвующих в его синтезе. Синтез гистидина подчиняется двойственному ретроингибированию [c.387]

Однако необходимо иметь в виду, что у высокопродуктивных штаммов микроорганизмов может иметь место ретроингибирование, или ингибирование биосинтеза антибиотика по принципу обратной связи. Это явление может быть связано с ингибированием одного из ферментов начальной стадии биосинтеза молекулы антибиотика или же с подавлением образования иРНК для вполне определенного фермента. [c.87]

Сочетание временных и пространственных кодов наблюдается, например, в мультиферментных системах. Так, ферменты системы треонин — изолейцин, включающей пять реакций, регулируются на первом этапе треониндезаминазой, которая ингибируется продуктом реакции — изолейцином (слу гай ретроингибирования). [c.335]

В 1956 Г. Амбарджер [63а] показал, что данный фермент ингибируется изолейцином, конечным продуктом на данном пути биосинтеза. Это открытие сыграло важную роль в формировании представлений об ингибировании по типу обратной связи (ретроингибирование) как о факторе метаболической регуляции (гл. 6, разд. Е,4), а также представлений об аллостерии. [c.114]

Каждое из множества разнообразных веществ создается в клетке в строго необходимых для роста пропорциях в результате фер-ментативньк реакций. Координация химических превращений, обеспечивающая экономность метаболизма, осуществляется у микроорганизмов тремя основными механизмами регуляцией активности ферментов, в том числе путем ретроингибирования регуляцией объема синтеза ферментов (индукция и репрессия биосинтеза ферментов) катаболитной репрессией. [c.34]

Таким способом низкомолекулярные метаболиты передают информацию об уровне своей концентрации и состоянии обмена веществ ключевым ферментам метаболизма. Ключевые ферменты — это регуляторы периодичности в процессе функционирования энзима и соответственно образования продукта. Эти ферменты представлены в клетке аллостерическими, белками, а конечные метаболиты — аллостерическими эффекторами (активаторами и ингибиторами) ключевых энзимов. С помощью описанного механизма конечные продукты саморегулируют свой биосинтез. Ретроингибирование — способ точного и быстрого регулирования образования продукта. [c.35]

Выключение механизма ретроингибирования возможно, если мутации у микроорганизмов вызьшают дефект (разрыв) в последовательности биохимических реакций образования конечного продукта. Из-за отсутствия или выключения фермента (Ф), катализирующего промежуточную стадию процесса в среде накапливается не конечный продукт, а промежуточный целевой метаболит. [c.39]

Для отбора мутантов с дефектами экспрессии генов и регуляции обмена веществ используют эффективные кетоды селекции. Один из них состоит в получении мутантов, устойчивых к структурным аналогам целевого продукта (см. с. 35). В основе другого метода лежит выделение ревертантов из ауксотрофных мутантов. У таких мутантов восстановлена способность к синтезу конечного продукта, однако механизм ретроингибирования у них не функционирует вследствие изменения пространственной структуры ключевого фермента. [c.39]

Аналогично ЦТФ как конечный продукт биосинтетического пути оказывает ингибирующий эффект на первый фермент (аспартаткарбамоилтран-сферазу), регулируя тем самым свой собственный синтез (см. главу 13). Этот тип ингибирования получил название ингибирования по принципу обратной связи, или ретроингибирования. Существование его доказано во всех живых организмах. В настоящее время он рассматривается как один из ведущих типов регуляции активности ферментов и клеточного метаболизма в целом . [c.155]

Часто бывает также, что эта регуляция, которая может быть как положительной (активация), так и отрицательной (ингибирование), осуществляется одним из конечных продуктов данной цепи реакций. По этой причине ингибиторный тип регуляции был назван ингибированием по типу обратной связи, или ретроингибированием (см. рис. 15.9. Р А —> В Р —> В С). Такое ингибирование первых этапов катаболизма (или противоположный процесс — активация) основано на аллостерических эффектах. Примером аллостерического ингибирования являются ферменты, катализирующие ключевые этапы, например, изоцитратдегидрогеназа в цикле трикарбоновых кислот, фосфофруктокиназа в гликолизе, фосфори-бизилпирофосфатсинтетаза в синтезе пуриновых нуклеотидов и многие другие. [c.462]

В заключение можно отметить, что новые, даже не вполне ясные сейчас, перспективы возникнут в теоретической и практической ферментологии после выяснения механизмов регуляции действия ферментов в живой клетке. Расшифровка природы аллостерического центра и ретроингибирования, механизмов репрессии, аллостерическое регулирование при помощи специфических иизкомолекулярных веществ позволят управлять ходом ферментативных нроцессов в животных и растительных тканях, в клетках микроорганизмов, осуществляя это как in vivo, так и вне организма. Тем самым будут открыты новые возможности для использования ферментов в медицине, промышленности, сельском хозяйстве, в химии, химической промышленности и других областях. [c.340]

Группа коринебактерий имеет значительно более простую систему контроля аминокислот аспарагиновой группы. У них одна аспартаткипа-за и одна гомосерипдегидрогепаза. Отсутствует ретроингибирование ДДП-синтетазы. Не имеется активной декарбоксилазы L-лизина (Nakayama, 1973). [c.156]

Понятие о лимитирующих факторах восходит к работам Либиха, сформулировавшего в середине прошлого века принцип минимума . В настоящее время принципы узкого места Иерусалимского [18, 19] или бутылочного горлышка Пауэлла [20], дополненные условием ретроингибирования [21], являются основой для количественного исследования законов развития сложных биологических систем. [c.61]

Регуляция активности ферментов чаще всего осуществляется торможением реакции ее конечными продуктами, репрессией по типу обратной связи, или ретроингибированием . Если бы в клетке присутствовал только один тип молекул фермента, то ретроингибирование продуктом реакции могло бы остановить реакцию. Однако в случае пероксидазы давно замечено, что если один изоэнзим репрессируется продуктами своей деятельности, то другой, наоборот, этими же продуктами может активизироваться. Индивидуальные изопероксидазы различаются по своей способности катализировать реакции окисления различных субстратов [Gibson, Liu, 1978]. [c.23]

Единственный путь получения мутантов — продуцентов треонина из семейства коринебактерий — это селекция регуляторных мутантов, у которых ГД стала бы нечувствительной к треонину. В качестве селективных агентов используют аналоги треонина, чаще всего -оксинорвалин, 2-амино-З-оксивалериановую кислоту (АОВ). Мутанты Brev. flavum, устойчивые к АОВ, как правило, имеют две регуляторные мутации, нарушающие ретроингибирование как ГД, так и АК. У таких штаммов в среду [c.26]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология