Регуляторы Ферментов

регулируют активность ферментов или скорость их биосинтеза. Регуляторы активности ферментов. Универсальными регуляторами активности ферментов являются субстраты-в-ва, к-рые претерпевают превращения в р-циях, катализируемых ферментами. Скорость р-ции (т. Е. Кол-во превращенного за единицу времени субстрата) увеличивается при увеличении концентрации субстрата до определенной предельной величины. Для обратимых р-ций соотношение концентраций субстратов прямой и обратной р-ций определяет направление р-ции до установления равновесия. Регуляторами активности для мн. Ферментов служат ко-ферменты (напр., пиридоксаль-5'-фосфат-фосфорилиро-ванный витамин В 6 -для аминотрансфераз) и ионы металлов (напр., Са 2+ в амилазе), образующие с апоферментом активный фермент (холофермент).

Для ключевых ферментов обмена в-в (их активность определяет скорость превращения субстратов, напр. В цикле трикарбоновых к-т и гликолизе) характерна также аллостерич. Регуляция. В этом случае низкомол. Регуляторы активности, отличающиеся по своей хим. Природе от субстрата (аллостерич. Эффекторы), активируют (положит. Эффекторы) или ингибируют (отри-цат. Эффекторы) фермент. Аллостерич. Регуляция основана на аллостерич. Природе ключевых ферментов, т. Е. Наличии у них специфич. Аллостерич. (регуляторных) центров, пространственно удаленных от каталитически активных центров. Нековалентное, обратимое связывание эффекторов в аллостерич. Центрах приводит к т. Наз. Аллостерич. Перестройке фермента (изменению третичной и четвертичной структуры), затрагивающей активный центр.

В результате изменяется скорость катализируемой ферментом р-ции. Аллостерич. Регуляция активности имеет исключительно важное значение. Она обусловливает быстрый физиол. Ответ клетки на изменяющиеся условия, а также регуляцию метаболизма по принципу положит. И отрицат. Обратной связи. Сигналом необеспеченности клетки энергией служит повышение концентрации аденозинмоно- или аденозиндиофосфа-та, к-рые являются положит. Эффекторами ферментов, участвующих в синтезе АТФ. Др. Тип регуляции активности ключевых ферментов-их хим. Модификация (напр., обратимое ковалентное фосфо-рилирование, гликозилирование). Нек-рые ферменты активны в модифицированном, а ряд ферментов-в немодифици-рованном состоянии. Хим. Модификация и превращение модифицированного фермента в исходную форму катализируются разными ферментами, чаще всего аллостерич.

Природы, к-рые, т. Обр., выступают в роли регуляторов активности ферментов. Так, катализирующая фосфорилирование белков, в т. Ч, ферментов, цАМФ-зависимая протеинкиназа-тетрамерный белок, состоящий из двух типов субъединиц (полипептидов). Фермент активен лишь после связывания двух молекул циклич. Аденозинмонофосфата (цАМФ) с двумя регуляторными субъединицами. В результате такого связывания фермент диссоциирует на две каталитически активные субъединицы и димер, с к-рым связаны две молекулы цАМФ. Т. Обр., изменение активности ферментов путем их хим. Модификации дополняет аллостерич. Регуляцию и составляет часть каскадного механизма регуляции. Хим. Модификацию ферментов осуществляют также специфич. Протеазы, катализирующие ограниченный протео-лиз и тем самым инактивирующие ферменты (напр., разрушая апоформы ферментов) или, наоборот, превращающие неактивные проферменты (напр., проферменты пище-варит.

Протеаз-пепсина и трипсина) в каталитически активные формы. Регуляторы скорости биосинтеза ферментов. Важнейшие регуляторы биосинтеза ферментов-индукторы (субстраты или химически близкие к ним соед.) и репрессоры (конечные продукты метаболич, цепей). Гены, кодирующие структуру индуцибельного фермента (его синтез активируется индуктором), обычно репрессированы ("выключены" из процесса транскрипции) путем связывания со специфическими белками-репрессорами (см. Регуляторные белки),а гены, кодирующие репрессибелъные ферменты (их синтез подавляется репрессорами), наоборот, не связаны с белками-репрессорами и потому "включены" (дерепрессированы). Белки-репрессоры имеют аллостерич. Природу. Связывание индуктора или низкомол.

Репрессора в их аллостерич. Центрах приводит к изменению конформации белка-репрессора. В результате этого белок-репрессор диссоциирует от гена, "включая" его при действии индуктора или, наоборот, прочно связывается геном, "выключая" его при действии репрессора. Регулировка биосинтеза ферментов с помощью индукторов и репрессоров характерна для прокариот (бактерии и синезеленые водоросли). Для др. Организмов этот процесс реализуется значительно сложнее. Для бактерии Escherichia coli (E.coli) индуктором является, напр., лактоза или ее производное-изопропил-b-D-тиогалактозид. В обычных условиях в качестве источника углерода эти бактерии используют глюкозу. Если поместить их в среду с лактозой в качестве единств.

Источника углерода, то через 1-2 мин клетки начнут синтезировать в больших кол-вах b-галакто-зидазу (катализирует гидролиз лактозы до D-глюкозы и D-галактозы), к-рая до этого находилась в бактерии в следовых кол-вах. Примером репрессора для E.coli может служить гистидин. При его избытке в питат. Среде клетка перестает вырабатывать весь набор ферментов, необходимых для синтеза этой аминокислоты, в то время как синтез ферментов для получения др. 19 аминокислот будет продолжаться. Лит. Курганов Б. И., Аллостерические ферменты, М., 1978;Мецлер Д., Биохимия, пер. С англ., М., 1980, т. 2, гл. 6, т. 3, гл. 11. Коэн Ф., Регуляция ферментативной активности, пер. С англ., М. 1986. Каган 3. С., в сб. Итоги науки и техники, Сер. Биологическая химия, т.

28, М., 1989. 3. С. Каган. .