Аллостерическая модуляция

Раздел 2

При аллостерической модуляции регуляторный фермент имеет в

своей структуре один или несколько аллостерических центров, спо-

собных высоко избирательно взаимодействовать с низкомолекулярными

соединениями - аллостерическими модуляторами. В результате этого

взаимодействия изменяется конформация белка-фермента, в том числе

несколько изменяется и структура активного центра, что сопровож-

дается изменением эффективности катализа. Если каталитическая ак-

тивность фермента при этом возрастает, мы имеем дело с аллостери-

ческой активацией; если же активность фермента падает, то речь

идет об аллостерическом ингибировании. Связывание аллостерического

модулятора с аллостерическим центром фермента идет за счет

слабых взаимодействий, поэтому оно легко обратимо: при снижении

концентрации модулятора в среде окружения комплекс фермент-моду-

лятор диссоциирует и фермент восстанавливает свою исходную кон-

формацию, а следовательно, и каталитическую активность.

В качестве аллостерических модуляторов в клетке выступают

обычно промежуточные метаболиты или конечные продукты того или

иного метаболического пути. Наиболее часто встречается вариант

аллостерической регуляции, известный под названием ретроингибиро-

вания или ингибирования по принципу отрицательной обратной связи.

В этом случае конечный продукт метаболического пути ингибирует по

аллостерическому механизму активность регуляторного фермента, ка-

тализирующего одну из начальных реакций того же метаболического

пути: …………….

Так регулируются в клетках, например, метаболические пути, отве-

чающие за синтез пуриновых или пиримидиновых нуклеотидов.

В качестве второго варианта аллостерической регуляции можно

привести механизм активации предшественников. В этом случае один

из промежуточных метаболитов, образующихся в начале метаболичес-

кого пути, выступает в качестве аллостерического активатора того

или иного фермента, катализирующего одну из конечных реакции того

же самого метаболического пути: ….

Примером может служить активация пируваткиназы фруктозо-1, 6-бис-

фосфатом в метаболическом пути окислительного распада глюкозы.

Разумеется, совершенно не обязательно, чтобы в качестве ал-

лостерического модулятора регуляторного фермента выступал проме-

жуточный или конечный метаболит того же самого метаболического

пути. Существует множество примеров сопряженной аллостерической

модуляции, когда в качестве аллостерического модулятора выступает

соединение, образующееся в другом метаболическом пути. Так, на-

копление в клетке АТФ, основное количество которой образуется в

ходе окислительного фосфорилирования в цепи дыхательных фермен-

тов, угнетает по аллостерическому механизму активность фосфорук-

токиназы - фермента гликолиза, угнетает активность глутаматдегид-

рогеназы - фермента из системы трансдезаминирования, угнетает ак-

тивность изоцитратдегидрогеназы - фермента цикла Кребса. Следует

лишь отметить, что между такими метаболическими путями можно

проследить тот или иной уровень функциональной взаимосвязи. В

приведенном ранее примере все три метаболических процесса связаны

между собой тем, что их функционирование имеет прямое отношение к

наработке в клетке АТФ, т.е. к обеспечению клетки доступной энер-

гией.