Ацетилхолинэстераза, взаимодействие

Ярким примером структурной и функциональной близости рецептора и фермента, участвующих в одном процессе, является холинорецептор и ацетилхолинэстераза. Взаимодействие ацетилхолина (выделяющегося из нервных окончаний под влиянием ПД) с белком-рецептором дает начало возбуждению постсинаптической мембраны (см. рис. 3). [c.63]

Ингибиторы ацетилхолинэстеразы могут взаимодействовать либо с активным центром, либо с периферическими связываю- [c.206]

Как следует из полученных данных, значительные изменения в структуре фермента должны происходить при взаимодействии с ионом тетраметиламмония, имеющим большее сходство с ацетилхолином, чем ион тетраэтиламмония. Видно также, что эти изменения в большей мере выражены для холинэстеразы сыворотки крови, чем для ацетилхолинэстеразы эритроцитов. [c.191]

Рис. 57. Зависимость ао (г) от концентрации ингибитора для взаимодействия а-нафтил-Л -метилкарбамата с ацетилхолинэстеразой мозга мышей

При измерении констант скорости взаимодействия ингибиторов Гд-7 и Гд-42 (см. стр. 219) с холинэстеразой сыворотки крови лошади и ацетилхолинэстеразой эритроцитов было установлено, что антихолинэстеразная активность ингибиторов, не содержащих катионной группы, в отношении обоих типов эстераз примерно одинакова (табл. 30). Появление катионного центра в молекуле ингибитора увеличивает реакционноспособность в различной степени. В случае холинэстеразы активность увеличивается в 160 раз, в случае ацетилхолинэстеразы — в 3500 раз (табл. 30). [c.222]

Следует отметить, что энергия активации реакции обоих ингибиторов с ацетилхолинэстеразой в 2,5 раза ниже энергии активации взаимодействия с холинэстеразой. Однако такое снижение энергетического барьера не сопровождается соответствующим увеличением скорости реакции, вследствие того, что абсолютное значение предэкспонента для реакции с ацетилхолинэстеразой на четыре порядка ниже, чем для реакции с холинэстеразой. [c.223]

Рис. 63. Зависимость от концентрации тетраметиламмония для взаимодействия ФОС с ацетилхолинэстеразой [170].

Важно уяснить себе, что образование фермент-субстратного комплекса могло бы быть затруднено как при повышении, так и при понижении температуры. В то время как взаимодействия, определяемые ионными связями, будут при низких температурах усиливаться, гидрофобные взаимодействия могут стать значительно более слабыми, В случае ацетилхолинэстеразы и ацетилхолина трудно с точностью предсказать влияние температуры на стабильность комплекса, так как в анионном участке действуют и ионные, и гидрофобные связи. Поскольку, однако, главную роль в стабилизации здесь играют, по-видимому, гидрофобные взаимодействия, мы могли бы ожидать, что низкие температуры будут сильно затруднять образование комплекса фермента с ацетилхолином (рис. 83). [c.262]

Молекулярная основа отрицательной температурной модуляции ферментов остается неизвестной. Однако в случае ацетилхолинэстеразы можно выдвинуть веские теоретические соображения, связанные с ролью гидрофобных взаимодействий в стабилизации комплекса фермент — ацетилхолин (рис. 81). Так как при снижении температуры примерно от комнатной температуры до 0°С гидрофобные взаимодействия ослабевают, есть основания полагать, что для того или иного варианта ацетилхолинэстеразы сушествует критическая температура, при которой ослабление гидрофобных связей между ферментом и субстратом приводит к резкому подъему кажущейся величины Км для субстрата. [c.275]

Механизм действия карбаматов аналогичен действию фосфорсодержащих соединений. Они также взаимодействуют с ацетилхолинэстеразой и блокируют гидролиз ацетилхолина. Недостатком карбаматов является их медленное разложение (2 года). [c.144]

Бергманн 112] считает, что два анионных центра ацетилхолинэстеразы следующим образом взаимодействуют с четвертичным азотом ацетилхолина (изображенные на схеме кружки дают приблизительное представление об относительных размерах групп предполагается, что анионные центры представляют собой карбоксильные группы) [c.33]

После того как мы рассмотрели шаг за шагом активные центры фермента, постараемся представить себе в целом, как ацетилхолин взаимодействует с активной поверхностью. Схема, представленная здесь и взятая в основном из работы Уилсона и сотр. [57], уточнена на основании изложенных выше данных. На не№ показан только один анионный центр, но подразумевается, что в действии ацетилхолинэстеразы участвуют два центра. [c.35]

Суммируя, можно сказать, что нет прямых данных, свидетельствующих о том, что эстераза, уровень которой повышается под действием алдрина, относится к А-типу. Однако имеющиеся косвенные доказательства позволяют создать стройную гипотезу. Если этот фермент не является А-эстеразой, то во всяком случае он способен фосфорилироваться и поэтому может конкурировать с более жизненно важным ферментом (например, ацетилхолинэстеразой эритроцитов) за взаимодействие с параоксоном. Такая альтернатива очень мало вероятна, так как трудно представить себе, как с помощью этого механизма простое повышение активности фермента на 30 % может предупредить гибель от семикратного увеличения дозы параоксона. [c.245]

Типичным примером проявления электростатических сил в фермент-субстратных взаимодействиях может служить связывание положительно заряженной группы ацетилхолина и подобных ему субстратов и ингибиторов с анионным центром фермента ацетилхолинэстеразы (I) [2]. [c.274]

Как молекула нейромедиатора, высвобождающаяся из пресинаптической мембраны, достигает постсинаптической мембраны Напрашивается простой ответ — посредством диффузии. Но здесь необходимо объяснить, как медиатор диффундирует мимо многочисленных молекул ацетилхолинэстеразы, которые присутствуют в синаптической щели и теоретически могли бы гидролизовать во много раз большие количества высвобожденного медиатора, сделав, следовательно, невозможным его взаимодействие с постсинаптической мембраной. Предполагается, что этому препятствуют либо структурные особенности вещества синаптической щели — базальной мембраны, которое, возможно, образует каналы, либо временное ингибирование ферментативной активности эстеразы, вероятно, из-за ее взаимодействия с иостспнантической мембраной или из-за насыщения субстратом. Высказано также предположение, что эстераза не присутствует в щели, т. е. на пути диффузии ацетилхолина, а находится в постсинаптической мембране, но такая модель не доказана [8]. [c.201]

Реакции биотрансформации, в которых образуются продукты, имеющие большую токсичность по сравнению с исходным ксенобиотиком, называются реакциями биоактивации. Существует много примеров подобных реакций, причем наиболее известна реакция превращения инсектицида паратиона в параоксон. Паратион принадлежит к органотиофосфатам, нейротоксичность которых основана на их взаимодействии с ферментом ацетилхолинэстеразой. Сродство этого энзима к параоксону во много раз выше, чем к исходному соединению — паратиону. Иными словами, реакция окисления, необходимая для превращения вещества в более растворимое соединение, приводит к образованию продукта биоактивации. [c.518]

В молекуле ксенобиотика при биотрансформации происходят изменения, которые увеличивают ее полярность, растворимость и способствуют быстрому выведению из организма. Выведение исходного ксенобиотика и продуктов его метаболизма из организма приводит к уменьшению или полному исчезновению токсического эффекта. Но в ряде реакций образуются продукты с большей токсичностью по сравнению с исходным ксенобиотиком, особенно в реакциях первой фазы системы биотрансформации. Реакции биотрансформации, когда образуются продукты с большей токсичностью, носят названия реакции биоактивации. Наиболее известная такая реакция превращение инсектицида паратиона в пара оксон. Паратион относится к органотиофосфатам, которые нейротоксичны при их взаимодействии с ферментом ацетилхолинэстеразой. [c.406]

Избирательное выделение биологически активных макромолекул аффинной хроматографией основано на обратимых взаимодействиях между имхмо билизованным аффинным лигандом и свободной макромолекулой. Однако принцип аффинной хроматографии может быть также использован даже с сорбентом, который содержит необратимый ингибитор, когда после сорбции комплементарной макромолекулы в специфическом комплексе образуется ковалентная связь. Для освобождения выделяемого вещества из комплекса с аффинным сор бентом используют подходящую химическую реакцию. Пример ковалентной аффинной хроматографии— выделение ацетилхолинэстеразы с помощью иммобилизованных органофосфатов [1, 56]. Ацетилхолинэстераза принадлежит сериновым эстеразам, для которых типично ингибирование связыванием с органофосфатами или органофосфонатными эфирами, содержащими легко отщепляемую группу, например, [c.158]

Новый кинетический метод для определения концентрации каталитических центров ацетилхолинэстеразы применили Уилсон и Гаррисон [105]. Метод основан на исследовании скорости взаимодействия фермента с диметилкарбамилфторидом (формула VI), который аналогично фосфорорганическим соединениям ангидридного строения ингибирует холинэстеразы ацилируя их активные центры. [c.172]

Кинетическая схема взаимодействия ацетилхолинэстеразы (Е) с диметилкарбамилфторидом (I) аналогична схеме ферментативного гидролиза ацетилхолина [c.172]

Следует напомнить об известных трудностях идентификации функциональных групп активных центров ферментов по величинам рК, полученным из изучения зависимости скорости реакции от pH. Во-первых, одна и та же группировка в белках разного строения может иметь неодинаковое значение рК из-за влияния соседних групп. Некоторую помощь в этом случае может оказать измерение теплоты диссоциации ионогенных групп, рассчитываемой по измерениям температурной зависимости рК. К сожалению, для холинэстераз эти термодинамические константы достаточно надежно не измерены. Согласно данным Шукудза и Шинода [122], теплоты диссоциации основной группировки ацетилхолинэстеразы эритроцитов и холинэстеразы сыворотки крови человека составляют соответственно 8,5 и 6,5 ккал1моль. Эти величины выше или ниже найденной для диссоциации имидазольной группы гистидина в других белках (6,9—7,5 ккал моль [123]). Если признать, что в обеих холинэсте-разах в качестве основной группировки активного центра выступает имидазол гистидина, то трудно понять столь существенное различие в величинах теплот диссоциации. Во-вторых, даже если измерение активности фермента при разных pH рассматривать в качестве своеобразного титрования функциональных групп активного центра, то полученные результаты нельзя безапелляционно считать отражением прямого участия этих групп в каталитическом акте. Можно представить, что ионы Н и ОН -среды выполняют свою функцию, вызывая не только протонизацию или депротонизацию функциональных групп активного центра, но также и более общую функцию создания и поддержания специфической для каждого фермента третичной структуры. Можно думать, что в создании третичной структуры фермента большую роль играют ионные связи между такими группировками, которые расположены вне активного центра и непосредственно не участвуют в реакции с субстратом. Такие ионогенные группировки при взаимодействии могут сближать друг с другом (или наоборот удалять друг от друга) определенные функциональные группы белка, которые непосредственно участвуют в каталитическом акте. Внешне эта непрямая роль кислотно-основных группировок фермента будет отражаться в форме обычной зависимости кинетических констант (и, V, Кт) от pH, но по существу такая зависимость не дает оснований для решения вопроса, является ли она следствием влияния pH на конформацию белка в районе активного центра или диссоциацию группировки, прямо участвующей в реакции с субстратами. [c.184]

Согласно расчетам Уилсона и Кабиба (стр. 176), образование комплекса Михаэлиса — ацетилхолинэстераза-ацетилхолин — характеризуется весьма значительным уменьшением энтропии и энтальпии. Эти величины соизмеримы с найденными нами для ионов тетраалкиламмония. На этом основании можно сделать вывод о весьма существенном вкладе ионного взаимодействия в те изменения конформации, которые наблюдаются при образовании комплекса Михаэлиса. [c.191]

В связи с противоречивыми результатами, полученными в работах [127, 133, 134] Бергман и Сегал [128] предприняли более подробное исследование ферментов обоих типов и действия на них моночетвертичных и бесчетвертичных солей алкиламмония. На основании измерения величин /50, пропорциональных Кг, авторы рассчитали величины ААР при увеличении длины молекулы СНз (СН2) Ы (СНз)з на одну (СНг)-группировку. Далее удалось рассчитать величину Кг для единичного заряда при взаимодействии с активными центрами холинэстеразы и ацетилхолинэстеразы и по уравнению Бренстеда-Христиансена вычислить расстояние максимального сближения ингибитора и фермента, придавая отрицательному заряду холинэстераз значения — 1 и —2. [c.193]

Согласно этому уравнению, величина ио/У(/) при постоянной [5] должна линейно изменяться с изменением концентрации ингибитора. Однако экспериментальные данные, полученные при исследовании ацетилхолинэстеразы нервной ткани мышей и мух, как оказалось, не следуют этой закономерности. Так, при изучении скорости гидролиза ацетилхолина в присутствии а-нафтил-Л -ме-тилкарбамата, взятого в разных концентрациях, и выражении результатов в виде зависимости ио/%) от [I] получаются непрямые, а кривые (рис. 57), что может быть объяснено двумя схемами, предусматривающими либо возможность взаимодействия ингибитора с ацетилированным ферментом (схема I), либо взаимодействие второй молекулы ингибитора с карбамилированным ферментом (схема II) [c.199]

Величины Я/ для взаимодействия эфиров Л -метилкарбаминовой кислоты с ацетилхолинэстеразой головного мозга белых мышей я мясных мух [c.202]

Н. А. Лошадкина, М. А. Чистовой и И. Л. Кнунянца [153] при исследовании кинетики ингибирования ацетилхолинэстеразы нитрофе-нилфосфатами и нитрофенил-фосфонатами не наблюдалось линейной зависимости между Еоф заместителей у атома фосфора и константой скорости ингибирования фермента. В то же время гидролиз этих соединений лучше описывается корреляционными уравнениями при использовании 0ф [153]. По-видимому, в ингибировании холинэстераз существенно большее значение, чем в более простых реакциях (например, гидролиза), имеют стерические затруднения. Бесспорно, немалую роль в этом отношении играет и то, что при взаимодействии с ферментами, в реакции участвуют одновременно несколько атомных групп как активного центра, так и ингибитора. [c.213]

Для выяснения этого вопроса проводилось исследование кинетики ингибирования холинэстеразы сыворотки крови и ацетилхолинэстеразы эритроцитов тремя ФОС в присутствии тетраметиламмония и тетраэтиламмония [170]. При этом были взяты два необратимых ингибитора, которые должны взаимодействовать лишь с нуклеофильной группировкой активных центров эстераз — соединение Гд-7 (XXVI) и диизопропилфтор-фосфат (ДФФ) (XXXIII) [c.224]

Теоретизировать по первому вопросу сравнительно легко, поскольку, как уже говорилось, мы можем выделить ряд систем, поддерживаемых слабыми связями и поэтому, возможно, термолабильных. Например, фермент-субстратный комплекс, стабилизируемый ИОННЫМ взаимодействиями, вероятно, будет становиться прочнее с понижением температуры, так как ионные взаимодействия пр1 Н ЗК1 х температурах усиливаются. Напротив, комплекс, стабил 1зируемый главным образом гидрофобными взаимодействиями (например, ацетилхолинэстераза — ацетилхолин), может стать весьма лаб льным с приближением температуры к 0°С. [c.278]

Для того чтобы представить себе, какие типы стратегии могли бы использоваться морскими организмами при адаптации к очень больщим или (и) сильно меняющимся давлениям, полезно будет вспомнить некоторые из основных стратегических соображений , связанных с адаптацией к температуре. Мы подчеркивали, что у эктотермных организмов диапазон толерантности к те.мпературе может быть самым различным — от крайне узкой стенотермности до чрезвычайно широкой эвритермиости. Известно, что по крайней мере некоторые из представителей последней группы обладают значительной способностью поддерживать относительное постоянство параметров своих ключевых ферментов при изменениях температуры. Оказалось, что у эктотермных форм, у которых температура тела подвержена большим изменениям, это не сказывается отрицательно на взаимодействиях ферментов с лигандами. Напротив, у крайне стено-термных видов некоторые ферменты (например, ацетилхолинэстераза одной антарктической рыбы), ио-видимому, приспособлены для работы только в чрезвычайно узком диапазоне температур. Однако при той низкой температуре (—2°С), при которой существует эта рыба, активность ее ацетилхолинэстеразы достигает оптимального уровня, ио крайней мере по способности связывать субстрат. [c.331]

Некоторые ферменты, как, например, ацетилхолинэстераза красных кровяных шариков, удерживаются стенками клетки или входят в их специфические структуры так прочно, что выделить их удается лишь с трудом или вообще не удается. Вслед за первыми исследованиями Самнера и Нортропа ряд ферментов был получен в кристаллическом виде, многие из них изучены, и было найдено, что они содержат только один активный центр в молекуле. Другие, напротив, обладают несколькими такими центрами, как, например, гемоглобин (мол. вес 68 000), который, впрочем, не является настоящим ферментом, и ката-лаза (мол. вес. 248 000). Эти образования имеют по четыре таких центра, представляющих собой железопорфирированные группы. В случае гидролитических ферментов никакой посторонней (или простетической) группы не найдено и активные центры должны существовать на поверхности самого белка. При помощи рентгеноструктурного анализа [2—4] установлено, что полипептидная цепь —СНК—СОЫН— свернута в спираль, которая удерживается водородными связями между каждой С = 0-группой и ЫН-группой в той же самой цепи через четыре группы. Спирали располагаются рядом и укладываются так, что образуют глобулярную молекулу, причем их относительное расположение точно зафиксировано в результате физического и.химического взаимодействия между боковыми цепями аминокислот. Ламри и Эйринг [5] назвали такое расположение, обусловленное взаимодействием между спиралями, третичной структурой белка. Можно предположить, что простетические группы и активные центры находятся на поверхности белка, хотя в некоторых случаях результаты влияния гидростатического давления наводят на мысль, что происходит некоторое развертывание белка и при этом обнаруживаются активные [c.314]

Все фосфорорганические инсектициды имитируют эфирную часть ацетилхолина и при попадании в организм взаимодействуют с зсте-разным участком ацетилхолинэстеразы [c.140]

Для установления того, чем вызваны эти различия — изменением в связывании или в скоростях ацилирования фермента субстратом,—необходимо детальное кинетическое исследование, однако, во всяком случае, очевидно, что присутствие положительного заряда усиливает фермент-субстратное взаимодействие в небольшой, но вполне ощутимой степени. Аналогично ингибирование ацетилхолинэстеразы соединением с четвертичной аммониевой группой неостигмином (IV) не зависит от значения pH, в то время как ингибирование третичным амином физостигмииом (V) уменьшается в 16 раз при потере положительного заряда. [c.275]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология