Биологический каталог




Ферменты. Том 1

Автор М.Диксон, Э.Уэбб

ния небольших лигандов указывали также аллостерические эффекты, которые детально обсуждаются в гл. 8. В ряде случаев наличие конформационных изменений было подтверждено прямыми физическими методами. Для обнаружения изменения конформации креатинкиназы (КФ 2.7.3.2) при связывании субстрата был использован метод ЯМР; при связывании хороших субстратов наблюдали более значительные изменения спектра [3565]. Подобные результаты были получены также при исследовании фосфоглюкомутазы [5221] и ряда других ферментов. Субстраты фосфоглюкомутазы глюкозо-1-фосфат и глюкозо-6-фосфат вызывали большие конформационные изменения; соединения, сходные с субстратом, такие, как неорганический фосфат и глицерофосфат, вызывали изменения существенно меньшего масштаба. При рентгеноструктурном исследовании карбок-сипептидазы А (КФ 3.4.17.1) в присутствии и в отсутствие плоГлава 6

хих субстратов было показано, что остатки двух аминокислот — тирозина и глутаминовой кислоты, которые, как полагают, участвуют в каталитическом процессе, — перемещаются при связывании субстрата на 15 и 2 А соответственно ([2889]; рис. 10.24). Эти изменения достаточно значительны, чтобы вызвать растрескивание кристаллов карбоксипептидазы А при добавлении в среду субстрата. Небольшие перемещения остатков аминокислот наблюдали также у других ферментов, например у лизоци-ма (КФ 3.2.1.17).

Теория индуцированного соответствия объясняет те случаи, когда для превращения полимерного субстрата требуется, чтобы его цепь была не меньше определенного размера, при этом необходимые структурные элементы оказываются весьма удаленными от атакуемой связи. Так, например, для эффективного действия 6-амилазы (КФ 3.2 1.2) необходимо, чтобы полисаха-ридная цепь содержала не меньше четырех глюкозных остатков. Теория объясняет также опыты, в которых было показано, что молекулы, не участвующие непосредственно в ферментативной реакции, действуют как активаторы в случае небольших плохих субстратов. Хорошим примером является действие трипсина [2135]. Этиловый эфир ацетилглицина гидролизуется ферментом, но значительно медленнее, чем специфический субстрат, например этиловый эфир ацетиллизина. Добавление в среду этиламина увеличивает скорость гидролиза этилового эфира ацетилглицина в 9 раз, при этом Км существенно не изменяется. Небольшой субстрат вместе с положительно заряженным ионом способны вызвать конформационное изменение фермента, подобное тому, которое вызывает специфический субстрат с положительно заряженной боковой цепью. Сходная ситуация наблюдается в случае аланинаминотрансферазы (КФ 2.6.1.2). Скорость переноса аминогруппы от аланина на оксо-глутарат увеличивается примерно на 20% в среде с формиа-том, хотя формиат тормозит перенос аминогруппы от L-глута-мата [4050]. Сродство фермента к аланину не изменяется в присутствии формиата, а сродство к формиату не изменяется в присутствии аланина. Эти результаты позволяют предполагать, что аланин и формиат независимо присоединяются к участкам связывания глутамата (который занимает оба участка), вызывая соответствующее конформационное изменение.

Теория Кошланда несомненно дает рациональное представление о фермент-субстратном взаимодействии для все большего и большего числа ферментов. Следует, однако, отметить, что ряд элементов концепции «замка и ключа» сохраняет значение, поскольку первичное взаимодействие субстрата с активным центром должно происходить с уже существующей в исходной конфигурации фермента констелляцией связывающих групп последнего. Цитри [796] проводит различие между «рецепторной

Специфичность действия ферментов специфичностью», которая относится к взаимодействию лиганда с ферментом в исходной конформации, и «функциональной специфичностью», характеризующей взаимодействие лиганда с активной конформацией фермента (возникшей в результате первоначального связывания лиганда). Он отмечает, что в оригинальной формулировке концепции «замка и ключа» Эмиля Фишера [1345] учитывается возможность влияния субстрата на фермент. Фишер писал: «Фермент и субстрат должны соответствовать друг другу подобно замку и ключу, а также оказывать химическое действие друг на друга». Следует, однако, отметить в заключение, что степень конформационных изменений, наблюдавшихся в исследованных случаях, значительно варьировала, и нет оснований полагать, что конформационные изменения являются существенной стадией при функционировании любого фермента.

ПРИМЕРЫ, ИЛЛЮСТРИРУЮЩИЕ СПЕЦИФИЧНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ

Специфичность отдельных ферментов изучена далеко не одинаково. В одних случаях мы располагаем весьма детальными сведениями, в других — небольшим числом отрывочных наблюдений. Для ряда ферментов весьма полные данные об их специфичности обесценены тем обстоятельством, что в экспериментах исйользовались недостаточно хорошо очищенные ферментные препараты. Нередко также исследование, хотя и очень детальное, ограничивалось только одним субстратом.

В этом разделе мы приведем таблицы, характеризующие специфичность ряда наиболее изученных ферментов. Эти таблицы составлены в основном по материалам работ, проведенных с высокоочищенными ферментными препаратами. Обсуждаемые ферменты расположены здесь в том же порядке, в каком они приведены в Списке ферментов.

ДЕГИДРОГЕНАЗЫ

За исключением нескольких ферментов с относительно широкой специфичностью, таких, как алкогольдегидрогеназы (КФ 1.1.1 1—2, 71), альдегид-дегидрогеназы (КФ 1.2.1.3—5) и ацил-СоА — дегидрогеназы (КФ 1.3.99.3), все ферменты этой группы характеризуются весьма высокой степенью специфичности. Во многих случаях известна только одна пара субстратов, т. е. один донор и один акцептор водорода. Как правило, эти ферменты действуют только на указанную в Списке пару субстратов; исключения из этого правила во всех случаях оговорены. Глава 6

Несколько особняком стоят в этой группе пероксидазы (подгруппа 1.11); они высоко специфичны только к пероксидазной группировке и в большинстве случаев мало специфичны по отношению к донору водорода.

ГЛЮКОЗООКСИДАЗА

Одним из лучших исследований по специфичности ферментов можно считать работы Кейлина и Хартри [2387, 2388], проведенные с чистой глюкозооксидазой из Penicillium (КФ 1.1.3.4). Как видно из табл. 6.3, глюкозооксидаза высокоспецифична по отношению к S-D-глюкозе. При любом изменении в молекуле этого субстрата скорость окисления резко уменьша-

Таблица 63

Специфичность глюкозооксидазы"

Углевод Относитель ная скорость окисления Углевод Относительная скорость, окисления

6 D-глюкоза 100 a-D-глюкоза 0,64

2-дезокси-0-глюкоза 25 Трегалоза 0,28

2-дезокси-6-фтор-В-глюкоза 3 Мальтоза 0,19

6-метил-О-глюкоза 1,85 D-альтроза 0,16

4,6-диметил-Т>глюкоза 1,22 D-галактоза 0,14

D-манноза 0,98 Мелибиоза 0,11

D-ксилоза 0,98 Целлобиоза 0,09

Фермент не окисляет: D-фруктозу, L-фукозу, D-идозу, D-талозу, L-арабииозу, D-аллозу, D-гулозу, D-рибозу, L-сорбозу, L-рамнозу, D-тагато-зу, глюкогепгозу, сахарозу, лактозу, мелицитозу, раффинозу, D-глюкуронат, D-галактуронаг, 2-амиио-2-дезокси-Е)-глюкозу, 2-амиио-2-дезокси-В-галактозу> 2-метил-6-глюкоз у, З-метил-Э-глюкозу, 2,3-диметил-0-глюкозу, 2,3,6-триме-тил-О-глюкозу, 2,4,6-триметил-0-глюкозу, 2,3,4,6-тетраметил-Е)-глюкозу, 2,4-диметил-а-0-галактозу, 4,6-диметил-а-0-галактозу, 2,4,6-триметил-а-0-галактозу, 2-метил^В-0-галактозу, 2,6-диметил-В-В-галактозу, 3,4-диметил 6-D-галактозу, ЭДб-триметил-Э-фруктофуранозу, a-D-метилглюкозид, 2-метил о-D-метилглюкозид, 2-метил-6-Ь-метилглюкозид, 2,3 диметил-а-О-метилглюко-зид, 2,3,6-В^-метилглюкозид, 2,3,4,6-тетраацетил-В глюкозу, пентаацетил D-глюкозу, 3,4,6-триацетил-2-дезокси-Е)-глюкозу, a-D глюкозо-1-фосфат, D-глю-козо-6-фосфат, D-фруктозо-б-фосфат, 0-фруктозо-1,6-дифосфат [442, 2387» 2388, 4396].

ется. Так, из восьми D-альдогексоз фермент окисляет только три (D-маннозу, D-альтрозу и D-галактозу) и то с очень низкой скоростью. Даже другой аномер D-глюкозы (т. е. a-D-глюкоза) окисляется в 150 раз медленнее. Если замещение происходит при втором углеродном атоме (за исключением замены

Специфичность действия ферментов гидроксильной группы водородом) или при третьем, то активность полностью утрачивается. В то же время фермент проявляет несколько меньшую специфичность по отношению к группам при четвертом или шестом углеродном атоме; в этих положениях возможны небольшие изменения, не влекущие за собой полной утраты активности. Так, например, при введении фтора вместо гидроксильной группы при шестом углеродном атоме скорость окисления уменьшается до 3%, метилирование уменьшается до 2%, а фосфорилирование — до нуля. Удаление —СН2ОН-группы (т. е. образование пентозы) ведет к уменьшению скорости окисления в 100 раз.

Высокая специфичность глюкозооксидазы делает ее очень ценным реагентом в опытах по обнаружению и количественному определению глюкозы в биологическом материале.

ФЛАВОПРОТЕИДЫ

Флавопротеидные ферменты часто высоко специфичны по отношению к молекуле донора и эта специфичность во многи

страница 78
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88

Скачать книгу "Ферменты. Том 1" (3.77Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(10.12.2018)