Аллостерические взаимодействия

Аллостерические взаимодействия проявляются в характере кривых зависимости начальной скорости реакции от концентрации субстрата или эффектора, в частности в -образности этих кривых (отклонение от гиперболической кривой Михаэлиса-Ментен). 8-образный характер зависимости V от [8] в присутствии модулятора обусловлен эффектом кооперативности. Это означает, что связывание одной молекулы субстрата облегчает связывание второй молекулы в активном центре, способствуя тем самым увеличению скорости реакции. Кроме того, для аллостерических регуляторных ферментов характерна нелинейная зависимость скорости реакции от концентрации субстрата. [c.156]

Системы с аллостерическим взаимодействием, [c.251]

Аллостерические взаимодействия в диссоциирующих ферментных системах [c.479]

КООПЕРАТИВНОЕ СВЯЗЫВАНИЕ ЛИГАНДОВ И АЛЛОСТЕРИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ [c.252]

Детали механизма связывания кислорода гемоглобином сложны, но хорошо изучены. Будучи чрезвычайно важным с физиологической точки зрения, этот процесс служит прекрасной иллюстрацией аллостерических взаимодействий и регуляции. Характерные особенности связывания кислорода гемоглобином могут быть суммированы следующим образом [c.170]

Помимо адениловых нуклеотидов в регулировании энергетических процессов активную роль играют система НАД(Ф)" / /НАД(Ф) Н2-коферментов и величина трансмембранного электрохимического градиента ионов водорода в виде обоих его составляющих и АрН). Преобладание аллостерического взаимодействия восстановленной или окисленной форм НАД(Ф) с ферментами катаболического пути приводит соответственно к понижению или повышению их активности. Достижение определенного порогового значения Арн+ на энергопреобразующей мембране служит определенным сигналом, тормозящим поступление ионов водорода против градиента. [c.124]

Способность связывать спиновые зонды может изменяться в зависимости от состояния белка, поэтому степень связывания спиновых зондов можно использовать для изучения конформационных превращений белковых макромолекул. Так, например, с помощью спин-меченых трифосфатов (таких, например, как радикал AXV), обратимо связывающихся с молекулами гемоглобина, удалось исследовать аллостерические взаимодействия в этом белке [191, 194]. [c.192]

Метаболит может ингибировать или активировать фермент по пути конкурентного или аллостерического взаимодействия. Регулирование биосинтеза может происходить как по типу отрицательной, так и по типу положительной обратной связи. [c.434]

Ферменты, изменяющие активность за счет аллостерического взаимодействия белка-фермента с эффектором или продуктом реакции, как правило, катализируют начальную стадию последовательных реакций, и их называют регуляторными ферментами. Этим белкам приписывается основная роль в регуляции ферментативной активности и в регуляции синтеза специфических белков. [c.436]

Итак, современные представления связывают образование вторичной и третичной структуры глобулярных белков с той информацией, которую несет первичная структура белковых цепей в момент биосинтеза белка в клетке Доказательством суш,ествования предпочтительных трехмерных структур является также то, что синтетические полипептиды и белки проявляют биологическую активность (например, АКТГ, инсулин, рибонуклеаза). Но, принимая это положение за основу, нельзя забывать, что в физиологических условиях в процессе выполнения биологических функций могут происходить динамичные обратимые сдвиги в конформации глобулярных белков. Эти сдвиги могут явиться, например, результатом так называемых аллостерических взаимодействий в молекулах ферментов (см. главу Ферменты ). Такая способность к обратимой изменчивости тесно связана с регуляцией активности ферментов, с регуляцией процессов жизнедеятельности на клеточном уровне. [c.157]

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]

Аллостерические взаимодействия проявляются не только в S-образном характере кривых зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата или аллостерического эффектора. Можно указать еще 2 типа эффектов, имеющих аллостерическую природу. В некоторых случаях наблюдается парадоксальный эффект активации фермента малыми концентрациями аналога кофермента или субстрата. [c.101]

Аллостерические взаимодействия представляют собой непрямые взаимодействия, которые опосредуются конформационными изменениями белковой молекулы. [c.105]

Системы с аллостерическим взаимодействием, а. Аллостери-ческое ингибирование —тип ингибирования, который реализуется в ферментных цепях, если действие одного из ферментов, стоящих в начале цепи, подавляется одним или несколькими продуктами последую1цпх 4 ерментатйвных реакций. Для системы трех ферментов [c.197]

Динамическая структура белковых макромолекул ферментов, постулированная Ламри, Линдерштром-Лангом и Кошландом, которая проявляется в локальной тепловой подвижности отдельных участков и в способности к индуцированным конформационным переходам, играет первостепенную роль в реализации таких функционально важных свойств ферментов, как динамическая адаптация формы фермента к структуре каталитических и субстратных групп, меняющаяся в процессе химической реакции, аллостерическое взаимодействие между пространственно разобщенными центрами, реализация принципа компле-ментарности свободных энергий (по Ламри) и индуцированного соответствия (по Кошланду). [c.242]

Следующим уровнем пространственной организации являются надмолекулярные структуры — комплексы, образованные несколькими белками, и нуклеопротеиды. Так, в биосинтезе белка неотъемлемым элементом. являются такие сложные надмолекулярные структуры, как рибосомы. Основные стадии репликации, репарации и траскрипции ДНК у эукариот проходят в чрезвычайно сложной многокомпонентной структуре, какой является хроматин. Ранее неоднократно упоминались в разных контекстах многосубъединичные белки с аллостерическим взаимодействием между субъединицами. [c.431]

В первом случае взаимодействие является гомотроп-ным, во втором — гетеротропным. Пространственная обособленность активных и аллостерических центров обусловлена наличием четвертичной структуры, характерной для аллостерических ферментов. Аллостерические взаимодействия наиболее ярко проявляются в характере кривых зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата, о [8] Вместо гиперболической кривой, подчиняющейся кривая закономерностям Михаэлиса—Ментен, для аллосте- зависимости скорости рических ферментов характерна сигмоидная кривая, ферментативной реакции представленная на рис. 6.13. Как видно из рисунка, от концентрации субстрата, при малых концентрациях субстрата скорость фер- характерная для аллосте-ментативной реакции гораздо ниже, чем для обыч- рических ферментов ных ферментов в равных условиях. [c.81]

Некоторые более сложные регуляторные ферменты модулируются посредством ковалентных и нековалентных механизмов. Такие ферменты катализируют реакции, представляющие собой наиболее важные этапы метаболизма поэтому они взаимодействуют со множеством регуляторных метаболитов, осуществляющих как аллостерическую, так и ковалентную модификацию этих ферментов. К подобным ферментам относится только что рассмотренная глико-генфосфорилаза. Хотя регуляция этого фермента осуществляется в основном через ковалентную модификацию, как описано выще, возможно также и нековалентное (аллостерическое) взаимодействие его с аденилатом, который является активирующим модулятором фосфорилазы Ь (гл. 20). [c.264]

Выше мы уже обсуждали один из механизмов, препятствующих участию ацетилкофермента А в обмене веществ, а именно ингибирование биосинтеза жирных кислот ацильными производными кофермента А с длинной цепью. Сейчас в результате работы группы ученых Мюнхенского университета выясняется, что аналогичный механизм может регулировать окисление ацетилкофермента А в цикле трикарбоновых кислот [29]. Было найдено, что фермент цитрат-синтаза из печени, катализирующий конденсацию ацетилкофермента А со щавелевоуксусной кислотой, сильно ингибируется тиоэфирами кофермента А жирных кислот. Характер кинетики ингибирования позволяет предположить, что при этом осуществляются аллостерические взаимодействия. Так, для стеарилкофермента А была получена сигмоидальная кривая зависимости скорости реакции от его концентрации фермент утра- [c.64]

Bom случае репрессор включает транскрипцию, во втором он ее выключает. Это взаимодействие в свою очередь контролируется аллостерическим взаимодействием с низкомолекулярным соединением, играющим регуляторную роль. Негативный апорепрессор может, например, инактивироваться под действием индуктора или активироваться под действием корепрессора. Следовательно, индукп ия и дерепрессия как формально, так и в смысле механизма, по существу, эквивалентны. Индукция и репрессия ферментов у микроорганизмов — широко распространенные явления. Из шести указанных выше оперонов три, относящиеся к обмену сахаров, индуцируются субстратами ферментов или структурными аналогами этих субстратов (как это и следует ожидать исходя из приведенных выше определений) опероны, контролирующие биосинтез аминокислот, репрессируются самими этими аминокислотами. [c.536]

Помимо сигмоидного характера зависимости скорости ферментативной реакции от начальной концентрации субстрата (кооперативная кинетика) или аллостерического эффектора (фиг. 24), существуют и другие типы кинетических проявлений аллостерических взаимодействий, связанных с регуляторными свойствами ферментов (Б. И. Курганов и О. Л. Поляновский, Журн. Всес. хим. общ. им, Д. Н- Менделеева, 16, 421 — Прим. ред, [c.231]

Кинетическая теория аллостерических взаимодействий за последние годы яолучила большое развитие. Помимо эффектов взаимодействия центров на одной молекуле белка сигмоидальная кинетика может наблюдаться и для диссоциирующих ферментных систем (Курганов, 1978). Читатель может ознакомиться с современным состоянием исследования аллостерических эффектов, прочитав монографию Б. И. Курганова. [c.32]

Отсюда следует, что ретроингибитор имеет прямое отношение к созданию и поддержанию определенной структурной организации или конформации ферментной молекулы и что изменения активности фермента при аллостерических взаимодействиях могут быть связаны с изменением этой конформации. Высокая чувствительность аллостерически регулируемых ферментов ( по сравнению с каталитической активностью) может определяться их структурной организацией высокого порядка (например, четвертичной, составленной из нескольких белковых субъединиц). [c.244]

На рис. 17.13 показана более общая схема аллостерических взаимодействий. В этой схеме допускается, что отдельные субъединицы могут находиться в одном из двух кон-формгщионных состояний независимо от числа связанных лигандов. Для четырехсубъе-диничного белка возможны 25 различных форм. Можно видеть, что модель МУШ является предельным случаем этой схемы она включает в себя только состояния, которые ограничены прямоугольниками, нарисованными прерывистой линией. Простейшая последовательная модель включает в себя состояния, ограниченные диагональным пунктирным прямоугольником. [c.104]

Гл. 7 содержит основные сведения по кинетике действия ферментов, занимающих ключевые позиции в клеточном метаболизме, — аллостерических ферментов. Необычные кинетические свойства аллостерических ферментов, важные для выполнения ими регуляторных функций (положительная или отрицательная кинетическая кооперативность по субстрату, т. е. случаи, когда коэффициент Хилла больше или меньше единицы), связаны с их субъединичной структурой и как следствие с наличием в молекуле фермента нескольких активных центров. Если каталитическая эффективность активных центров изменяется по мере насыщения их субстратом в молекуле фермента (это означает, что существуют взаимодействия между активными центрами), то зависимость скорости ферментативной реакции (1 ) от концентрации субстрата (8) обнаруживает отклонения от закона Михаэлиса— Ментен. Следует подчеркнуть, что положительная и отрицательная кинетическая кооперативность по субстрату не являются единственными типами кинетического проявления взаимодействия активных центров в аллостерических ферментах Аллостерические взаимодействия могут приводить также к появлению максимумов и промежуточных плато на кривых зависимости I от [8]о. Для исследования подобных сложных зависимостей потребовалось изменить привычную стратегию постановки кинетического эксперимента, пригодную для изучения гиперболических зависимостей V от [З] во-первых, зкспериментаторам пришлось [существенно увеличивать интервал концентраций субстрата, в котором проводились измерения начальных скоростей ферментативной реакции, и, во-вторых, более густо располагать точки по оси концентраций субстрата. Кроме того, потребовалось повысить точность кинетических экспериментов. Применение подобной измененной стратегии к изучению ферментов, не являющихся объектом аллосте-рической регуляции в клетке, показало, что утверждение, гласящее, что большинство ферментов следует кинетике Михаэлиса— [c.6]

Наконец, рассмотрим вкратце согласованную модель. Следуег отметить, что на самом деле она не представляет собой еще одну, новую модель аллостерических взаимодействий это название Кошланд, Немети и Филмер предложили для частного случая симметричной модели, описываемого уравнением (7.11). Для тога чтобы облегчить сопоставление согласованной модели с последо- [c.193]

Проектирование аллостерических взаимодействий в многофункциональных белках с искусственно объединенными доменами. У большинства гибридных бифункциональных и многофункциональных белков, полученных по обсуждаемым выше технологиям, каталитические домены соседствуют друг с другом в полипептидной цепи и, по-видимому, приобретая свою пространственную структуру в результате независимого фолдинга, обладают значительной конформационной свободой. Это повышает ве- [c.380]

Возмолсиость аллостерических взаимодействий предполагает существование сложных связей меледу активацией ферментов и количеством различных промежуточных продуктов. В современных исследованиях изучаются оба аспекта гипотезы Остерхаута — Хасса и считается, что такие взаимодействия вполне возможны. Следует также отметить, что скорость каталиаа может повыситься либо в результате активации ферментов (т. е, перехода ферментов из неактивной формы, которая существует в темноте, в активную форму иа свету), либо благодаря более [c.166]

Никотинамидадениннуклеотиды могут выполнять регуляторную функцию, связываясь не только на аллостерическом центре, но и на активном. Это, очевидно, возможно в том случае, когда молекула фермента содержит несколько активных центров и каждый из центров выступает по отношению к другим как аллостерический. Взаимодействия активных центров проявляются в отклонениях от закона Михаэлиса—Ментен. Если взаимодействия активных центров лоложительны (т. е. связывание кофермента или субстрата на одном из центров приводит к увеличению каталитической [c.95]

До сих пор речь шла о моделях аллостерической регуляции активности ферментов, в которых ферментативный олигомер считается недиссоциирующим. Однако регуляторные ферменты способны в определенных условиях диссоциировать на отдельные субъединицы, причем степень диссоциации, как правило, зависит от присутствия субстратов и аллостерических эффекторов. Это свойство регуляторных ферментов позволяет предложить модель, в которой аллостерические взаимодействия опосредуются смещением равновесия между олигомерными формами фермента под действием субстрата или эффекторов. Подобные представления были впервые развиты в 1967 г. в работах Б. И. Курганова [94, 77, 95], американского ученого Frieden [96, 97] и австралийских ученых [98]. Принципиальное отличие работ Б. И. Курганова от этих работ состоит в том, что в них изложены принципы анализа диссоциирующих ферментативных систем, позволяющие выделить кинетические эффекты, связанные с изменением степени диссоциации ферментативного олигомера под действием субстрата и алло-стерческих эффекторов. Кинетическое поведение регуляторного фермента, для которого аллостерические взаимодействия опосредуются смещением равновесия между олигомерными формами фермента, должно зависеть от концентрации фермента. [c.109]

Лз вышеизложенного ясно, что аллостерические взаимо-действия можно разбить на две большие группы I) аллостерические взаимодействия в недиссоциирующем фермен тативном олигомере и 2) аллостерические взаимодействия, опосредованные изменением степени диссоциации ферментативного олигомера под действием субстрата или эффекторов. Следует подчеркнуть, что эти типы взаимодействий не исключают друг друга, и, возможно, в определенных случа-ях мы сталкиваемся сразу с обоими типами взаимодей ствий. [c.112]

Изучение кинетического поведения регуляторного фермента при различных его концентрациях позволяет выделить кинетические эффекты, связанные со смещением равновесия между олигомерными формами фермента под действием субстрата и аллостерических эффекторов [77]. Благодаря этому становится возможным раздельное изучение аллостерических взаимодействий в отдельных олигомерных формах фермента и аллостерических взаимодействий, опосредованных изменением степени диссоциации ферментативного олигомера. При изучении взаимодействий первого типа целесообразно первоначально проверить выполнимость наиболее простой модели — модели Monod с соавторами. Такая проверка может быть проведена на основе анализа кривых зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации аллостерического эффектора, полученных при различных концентрациях субстрата (или других эффекторов). Как уже отмечалось выше, в модели Monod и др. аллостерические взаимодействия опосредуются смещением равновесия между двумя состояниями ферментативного олигомера (R f T), в каждом из которых активные и аллостерические центры являются эквивалентными и невзаимодействующими под действием субстрата и аллостерических эффекторов. Удельная ферментативная активность фермента а (т. е. отношение начальной скорости ферментативной реакции к концентрации фермента), удовлетворяющего модели Monod и др., связана с удельными ферментативными активностями форм R и Т ( r и ат соответственно) следующим образом [c.112]

Кинетическая теория аллостерических взаимодействий получила большое развитие благодаря работам Б.И. Курганова. Помимо эффектов взаимодействия центров на одной молекуле белка сигмоидальная кинетика может наблюдаться и для диссоциирующих ферментных систем Курганов Б.И. Аллостерические ферменты. М., 1978). [c.116]

Какие факторы могут привести к отклонению кинетики ферментативной реакции от уравнения Михаэлиса 2. Опишите случай ингибирования (активации) ферментативной реакции избытком субстрата. Приведите примеры. 3. Какие модели аллостерического взаимодействия ферментов с субстратами вы знаете 4. Почему схема Хилла неудовлетворительно описывает аллостерические эффекты 5. Почему схема (2.33) не описывает аллостерические эффекты 6. Напишите основные уравнения модели Моно-Уаймена-Шанжё. 7.1Сакое значение имеют аллостерические эффекты в регуляции биологических процессов [c.116]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология