Аллостерия

Изменение конформации полипептидных цепей гемоглобина при связывании кислорода — пример так называемой аллостерии. Известны аллостерические формы и у других белков, преимущественно у фермен- [c.443]

Большое количество полученных в последние годы экспериментальных данных свидетельствует в пользу гетерогенности рецепторов АТ II, и в дальнейшем изложении будем исходить именно из этого предположения [379-382]. Полифункциональность АТ II и гетерогенность его рецепторов можно связать с молекулярной структурной организацией гормона, изученной теоретически. Его предрасположенность к реализации ряда функций проявляется в существовании в нативных условиях нескольких близких по энергии и легко переходящих друг в друга пространственных форм. Высокая эффективность и строгая избирательность взаимодействий АТ II с различными рецепторами связаны с тем, что каждая его функция реализуется посредством актуальной только для данного рецептора конформации из состава самых предпочтительных структур свободной молекулы. Таким образом, поиск структурно-функциональной организации АТ II сводится к выяснению для каждой биологической активности пептида актуальной конформации. Для решения задачи в условиях отсутствия необходимых данных о потенциальных поверхностях мест связывания требуется использование дополнительной информации. В качестве такой информации, как правило, привлекаются данные по биологической активности синтетических аналогов природных пептидов. Однако при формировании серии аналогов без предварительного изучения конформационных возможностей как природного пептида, так и его искусственных аналогов в ходе исследования по существу случайным образом ищется прямая зависимость между отдельными остатками аминокислотной последовательности гормона и его функциями. Поскольку стимулированные гормоном аллостери-ческие эффекты возникают в результате не точечных, а множественных контактов между комплементарными друг другу потенциальными поверхностями лиганда и рецептора (иначе отсутствовала бы избирательность гормональных действий), нарушение функции при замене даже одного остатка может быть следствием ряда причин. К ним относятся исчезновение нужной функциональной группы, потеря необходимых динамических свойств актуальной конформации, запрещение последней из-за возникающих при замене остатков стерических напряжений, смещение конформационного равновесия из-за изменившихся условий взаимодействия с окружением и т.д. Следовательно, случайная замена отдельных остатков не приводит к решению задачи структурно-функциональной организации гормонов. Об этом свидетельствует отсутствие в течение нескольких десятков лет заметного прогресса в ведущихся с привлечением множества синтетических аналогов исследованиях зависимости между структурой и функцией АТ II, энкефалинов и эндорфинов, брадикининпотенцирующих пептидов, а также ряда других. Отсюда следует неизбежный вывод о необходимости привлечения к изучению структурно-функциональных отношений у пептидных гормонов специального подхода, который позволил бы отойти от метода проб и ошибок и при поиске синтетических аналогов делать сознательный выбор для их синтеза и биологических испытаний. [c.567]

У животных синтезы двух компонентов гемоглобина — гема и глобина — по-видимому, тесно скоординированы. В ответ на понижение уровня кислорода в окружающей среде происходит возрастание количества гемоглобина (до 20% у человека). Это наблюдается, например, на больших высотах над уровнем моря. При этом происходит также усиление синтеза аллостери-ческого эффектора — 2,3-дифосфоглицерата, — что облегчает и делает более эффективной разгрузку кислорода из оксигемоглобина. Эти феномены привлекли внимание широкой публики, во время проведения Олимпийских игр 1968 г. в Мехико. Атлеты из Кении и Эфиопии, привычные к условиям большой высоты над уровнем моря, выиграли большинство медалей в беге на средние и длинные дистанции. Спортсмены из других стран, не успевшие в должной мере акклиматизироваться, не показали высоких результатов, поскольку у них, по-видимому, уровни гемоглобина и 2,3-дифосфоглицерата недостаточны для того, чтобы мышцы работали эффективно в течение длительного времени в разреженной атмосфере высокогорья. [c.216]

Иной характер носит регуляция ферментативной активности метаболитами, не имеющими стерического сходства с участниками ферментной реакции. Исследование этой аллостери-ческой регуляции началось меньше десяти лет назад при изучении различных мутантов бактерий, утративших способность к синтезу того или иного фермента и потому неспособных синтезировать соответствующий продукт. Такие мутанты хорошо растут на средах, содержащих достаточное количество продукта утраченной возможности биосинтеза. При этом часто происходит накопление и выделение микробными клетками в среду промежуточных продуктов—субстратов утраченного фермента. [c.241]

Весьма вероятно, что генетический феномен межаллельной комплементарности может быть объяснен на основе понятий четвертичной структуры, и поэтому он не встречается у ферментов, состоящих из единственной полипептидной цепи [61, 62]. Такое же объяснение применимо и к проблеме изоферментов [4]. Насколько известно, феномен аллостерии [17] характерен только для белков, построенных более чем из одной полипептидной цепи. [c.397]

Характерным для репрессоров является аллостерический эффект, однако аллостерия наблюдается преимущественно у белков. [c.288]

Действительно, к наиболее замечательному свойству гемоглобина относится его способность кооперативно связывать кислород, т. е. сродство тетрамера к кислороду возрастает по мере насыщения кислородом. Концепция аллостерии, выдвинутая Моно и сотр., была создана в процессе изучения свойств этого белка. Кооперативность необходима для переноса кислорода от носителя гемоглобина к акцептору миоглобину, а также для выполнения других физиологических функций. [c.361]

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]

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]

В белковой части фермента может находиться и аллостери-ческий центр, имеющий большое значение в регуляции ферментной активности. После присоединения к этому центру соответствующих веществ — эффекторов активность фермента изменяется. Конечные продукты ферментативных реакций обычно являются негативными эффекторами — присоединение их к ал-лостерическому центру фермента уменьшает его активность. Вещества, присоединение которых к аллостерическому центру молекулы фермента вызывают увеличение активности, называют позитивными эффекторами. [c.29]

Рис. 29. Связывание субстрата с ферментом (А) и действие отрицательного (Б) и положительного (В) эффектора на каталитическую активность аллостери-ческого фермента

Как было отмечено ранее, скорость распада одних веществ и синтез других регулируются разными путями, главными из которых являются аллостери- [c.448]

Контроль за синтезом аминокислот осуществляется аллостери-ческими механизмами путем последовательного ингибирования по типу обратной связи. [c.124]

Аллостери- С ческий фермент [c.259]

Таким образом, имеются аллостери-ческие ферменты двух типов. Ферменты первого типа ингибируются своими модуляторами, которые обычно по своему химическому строению отличаются от субстрата (поэтому эти ферменты называются гетеротропными). Ферменты второго типа активируются своими модуляторами, часто самими субстратами. Включение и вьшлючение аллостерических ферментов во многом напоминает включение и вьпслючение гемоглобина дифосфоглицератом (гл. 8). [c.259]

Конечно, совсем по-иному должно обстоять дело с конститутивными ферментами, разлагающими глюкозу. Эта ферментная система работает очень интенсивно, и концентрация ферментов должна здесь постоянно поддерживаться на очень высоком уровне. Тем не менее она не бывает слишком высокой. Возможности регуляции здесь следующие. Во-первых, индуктор и корепрессор могут быть родственны друг другу, т. е. либо индуктор возникает из корепрессора (или наоборот), либо индуктор и корепрессор образуются одновременно, на одной предшествующей стадии. Во-вторых, между индуктором и корепрессором может устанавливаться постоянное количественное соотношение (нечто подобное известно в органической химии), которое как раз таково, чтобы отдача информации опероном все время держалась на постоянном (высоком) уровне. Однако все это, собственно говоря, домыслы, лишенные экспериментального подтверждения. Возможно, в действительности все выглядит совершенно иначе. Но одно кажется совершенно ясным наше разделение ферментов на регулируемые и нерегулируемые (конститутивные) не вполне правильно. Лучше было бы говорить о ферментах, концентрация которых стабильно поддерживается на каком-то постоянном, весьма низком (нанример, ферменты биосинтеза коферментов) или высоком уровне (например, ферменты разложения глюкозы), и о ферментах, концентрация которых может сильно варьировать, т. е. быть очень высокой или нулевой в зависимости от требований (синтез аминокислот — регуляция посредством репрессии распад лактозы — регуляция посредством индукции). Поскольку нам важно, чтобы читатель хорошо усвоил принцип регуляции, попробуем кратко резюмировать все то, что мы рассказали. Итак, регуляция осуществляется посредством репрессоров, имеющих двойную (аллостерия) специфичность во-нервых, в отношении генов-операторов, находящихся в геноме, и, во-вторых, в отношении определенных малых молекул (корепрес-соров или индукторов), находящихся в цитоплазме. К. Брэш в своей книге Классическая и молекулярная генетика так хорошо описал все эти механизмы, что лучше всего привести здесь его собственные слова [c.287]

Теперь рассмотрим связь полиплоидии с белками, активность которых зависит от концентрации эффекторов в клетке, т.е. с аллостери-ческими ферментами. Ферменты, связанные с мембраной, можно в некотором смысле также считать аллостерическими, потому что их конформация и активность зависят от того, связаны ли белки с мембраной. [c.101]

Только белкам, облезающим четвертичной структурой, присуши аллостери- [c.274]

Укажите возможные функции металлов в ферментативном катализе а) участвуют в связывании фермента с субстратом б) способствуют связыванию эффектора с аллостери-ческим центром в) участвуют в связывании фермента с коферментом г) стабилизируют четвертичную структуру фермента. [c.66]

Быстрой и "тонкой" регуляцией является так называемая аллостери-ческая регуляция активности фермента посредством веществ, воздействующих на аллостерический центр фермента и изменяющих их конформацию. Как правило, такой фермент расположен в начале метаболического пути. Однако он может ингибироваться конечным продуктом данного обмена при его накоплении или несколькими метаболитами — его аллостерическими регуляторами. Примером может служить ключевой фермент гликолиза — фосфофруктокиназа (ФФК), имеющий около 10 аллостерических регуляторов, от взаимодействия с которыми изменяется его активность. Это такие вещества, как АТФ, АДФ, АМФ, Фн, лимонная кислота, жирные кислоты, а также pH и другие факторы. В состоянии относительного покоя ФФК в скелетных мышцах не активна, так как ингибируется высокими концентрациями АТФ и лимонной кислоты. При интенсивной мышечной деятельности концентрация АТФ снижается, а концентрация АДФ и АМФ повышается. Это активирует ФФК и скорость гликолиза. Когда же баланс АТФ в мышцах восстанавливается, что происходит при улучшении снабжения кислородом, активность ФФК снижается и скорость гликолиза падает. Мышцы переключаются на аэробный механизм энергообразования с постепенным переходом на утилизацию жиров. [c.269]

На более поздних стадиях ненужные функции могут обратимо подавляться регулирующими механизмами. Среди современных механизмов регуляции на молекулярном уровне лучше всего изучены ингибирование конечными продуктами или другими веществами (аллостерия) и подавление синтеза фермента. Актуальной задачей становится поиск механизма эволюции контроля и регуляции [443]. Стэниер и др. [1780] предполагают, что способность управлять катаболическими путями была приобретена в эволюции поздно.) [c.62]

Рис. 18.2. Влияние положительных и отрицательных 1 эффекторов на аллостери- I ческую регуляцию фермен- тативной активности.

Схема эксперимента по определению числа инактивированных молекул фермента при действии данной дозы состоит в том, чп ампулу с гомогенным препаратом (сухим или кристаллическим подвергают облучению, а затем сопоставляют активность опытнг го и контрольного образцов. Путем соответствующего пересчета можно перейти от доли инактивированных молекул (йли процента инактивации) к истинному числу молекул фермента, инактивированные данной дозой радиации. Используя соответствующие биохимические методы, можно дифференциально оценить изменение различных функциональных свойств облученного фермента — каталитической активности, субстратной специфичности, аллостери-ческого регулирования и т. д. [c.60]

Биохимия Том 3 (1980) -- [ c.35 , c.39 ]

Новые методы анализа аминокислот, пептидов и белков (1974) -- [ c.397 ]

Кинетические методы в биохимическихисследованиях (1982) -- [ c.175 , c.300 ]

Стратегия биохимической адаптации (1977) -- [ c.22 , c.24 , c.49 , c.50 , c.57 ]

Введение в биомембранологию (1990) -- [ c.48 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология