Частичный протеолиз – как способ активации энзима (активация зимогена)

Зимоген, или профермент – это неактивная форма фермента. Когда активный центр энзима закрыт олигопептидным фрагментом белковой цепи, субстрат не может с ним взаимодействовать.

Некоторые биокатализаторы, функционирующие вне клеток (в полости ЖКТ или в плазме крови), синтезируются в виде неактивных предшественников и их преобразование осуществляется с помощью гидролиза одной или нескольких определённых пептидных связей, что приводит к отщеплению участка белковой молекулы предшественника. В результате в оставшейся части апофермента происходит конформационная перестройка и открывается его активный центр.

Рассмотрим механизм на примере активации протеолитического энзима трипсина. Трипсиноген, зимоген данного фермента синтезируемый в поджелудочной железе, по её протокам поступает в двенадцатиперстную кишку, где и активируется выше упомянутым способом под действием фермента кишечника энтеропептидазы, отщепляющей гексапептид с N-конца молекулы, в результате формируется активный центр в сохранившейся части мицеллы.

Частичный протеолиз - пример регуляции, когда активность биокатализатора изменяется необратимо. Такие ферменты функционируют, как правило, в течение короткого времени, определяемого сроком жизни белковой молекулы. Данный способ регуляции лежит в основе активации не только протеаз, но и белков свёртывающей системы крови и фибринолиза, протеинов системы комплемента, а также пептидных гормонов.

Аллостерическими эффекторами часто служат различные метаболиты. Конечные продукты метаболического пути - часто ингибиторы аллостерических ферментов, а исходные вещества - активаторы. Это так называемая гетеротропная регуляция. Такой вид аллостерической регуляции очень распространён в биологических системах.