аллостерічеськіє ферменти

Аллостеріческого ферментами називають ферменти, активність яких регулюється не тільки кількістю молекул субстрату, але і іншими речовинами, званими ефекторами. Беруть участь в аллостерічеськой регуляції Ефектори - клітинні метаболіти часто саме того шляху, регуляцію якого вони здійснюють.

Роль аллостеріческіх ферментів у метаболізмі клітини. Аллостерічеськіє ферменти відіграють важливу роль в метаболізмі, так як вони надзвичайно швидко реагують на найменші зміни внутрішнього стану клітини. Аллостерічеськая регуляція має велике значення в наступних ситуаціях:

-при анаболічних процесах. Інгібування кінцевим продуктом метаболічного шляху і активація початковими метаболітами дозволяють здійснювати регуляцію синтезу цих сполук;

-при катаболічних процесах. У разі накопичення АТФ в клітині відбувається інгібування метаболічних шляхів, що забезпечують синтез енергії. Субстрати при цьому витрачаються на реакції запасання резервних поживних речовин;

-для координації анаболічних і катаболічних шляхів. АТФ і АДФ - аллостерічеськіє Ефектори, що діють як антагоністи;

-для координації паралельно протікають і взаємопов'язаних метаболічних шляхів (наприклад, синтез пуринових і піримідинових нуклеотидів, які використовуються для синтезу нуклеїнових кислот). Таким чином, кінцеві продукти одного метаболічного шляху можуть бути аллостеріческого ефекторами іншого метаболічного шляху.

Аллостерічеськіє Ефектори. Еффектор, що викликає зниження (пригнічення) активності ферменту, називають негативним ефектором, або інгібітором. Еффектор, визьгоаюшій підвищення (активацію) активності ферментів, називають позитивним ефектором, або активатором.

Аллостеріческого ефекторами часто служать різні метаболіти. Кінцеві продукти метаболічного шляху - часто інгібітори аллостеріческіх ферментів, а вихідні речовини - активатори. Це так звана гетеротропная регуляція. Такий вид аллостерічеськой регуляції дуже поширений в біологічних системах.

Більш рідкісний випадок аллостерічеськой регуляції, коли сам субстрат може виступати в якості позитивного ефектора. Така регуляція називається гомотропной (ефектор і субстрат - одне і те ж речовина). Ці ферменти мають кілька центрів зв'язування для субстрату, які можуть виконувати подвійну функцію: каталітичну і регуляторну. Аллостерічеськіє ферменти такого типу використовуються в ситуації, коли субстрат накопичується в надлишку і повинен швидко перетворитися в продукт.

Виявити ферменти з аллостерічеськой регуляцією можна, вивчаючи кінетику цих ферментів. Ці ферменти не підкоряються законам Міхаеліса-Ментен, вони мають характерну S-подібну криву залежності швидкості реакції від концентрації субстрату.

Особливості будови і функціонування аллостеріческіх ферментів:

-зазвичай це олігомерні білки, що складаються з декількох протомеров або мають доменне будова;

-вони мають аллостерічеський центр, просторово віддалений від каталітичного активного центру;

-Ефектори приєднуються до ферменту нековалентно в аллостеріческіх (регуляторних) центрах;

-аллостерічеськіє центри, так само, як і каталітичні, можуть проявляти різну

-специфічність по відношенню до лигандам: вона може бути абсолютною і груповий. Деякі ферменти мають кілька аллостеріческіх центрів, одні з яких специфічні до активаторам, інші - до інгібіторів.

-протомеров, на якому знаходиться аллостерічеський центр, - регуляторний протомеров, на відміну від каталітичного протомеров, що містить активний центр, в якому проходить хімічна реакція;

-аллостерічеськіє ферменти мають властивість кооперативності: взаємодія аллостеріческого ефектора з аллостерическим центром викликає послідовне кооперативне зміна конформації всіх субодиниць, що приводить до зміни конформації активного центру і зміни спорідненості ферменту до субстрату, що знижує або збільшує каталітичну активність ферменту (рис. 2-30);

-регуляція аллостеріческіх ферментів оборотна: від'єднання ефектора від регуляторної субодиниці відновлює вихідну каталітичну активність ферменту;

-аллостерічеськіє ферменти каталізують ключові реакції даного метаболічного шляху.

Локалізація аллостеріческіх ферментів в метаболічному шляху. Швидкість метаболічних процесів залежить від концентрації речовин, що використовуються і утворюються в даній ланцюгова реакція. Така регуляція представляється логічною, так як при накопиченні кінцевого продукту він (кінцевий продукт) може діяти як аллостерічеський інгібітор ферменту, що каталізує найчастіше початковий етап даного метаболічного шляху:

Крім каталітичних центрів, які розпізнають і зв'язують суб страти, у регуляторних ферментів є і інші стереоспецифічні ділянки-так звані аллостернческіе центри. Це місця связиваніяеффекторов, що змінюють спорідненість ферменту до субстрату. Є особливі ділянки для зв'язування позитивних ефекторів (актівато рів) і для негативних ефекторів (інгібіторів). Під впливом еф Фекторі змінюється форма кривої насичення.

Мал. 2-30. Схема, яка пояснює роботу аллостеріческого ферменту. А - дія негативного ефектора (інгібітора); Б - дія позитивного ефектора (активатора).