Увеличение числа доменов в ферменте

И усложнение взаимодействий между ними

Рассмотрение зависимости между размером полипептидной цепи, формирующей мономерную субъединицу фермента, и степенью сложности выполняемой этим ферментом функции, выявляет прямую корреляцию между данными параметрами.

Поскольку молекулярная масса структурных доменов, выявляемых в белках, как правило, составляет 20-30 кДа, можно полагать, что наиболее просто устроенные ферменты представляют собой однодоменные образования. Усложнение структуры, обычно достигаемое путём увеличения числа доменов (и реализующееся в эволюции благодаря дупликации генов с последующими мутациями либо благодаря слиянию генов), влечет за собой усложнение функции. Анализ накопленной к настоящему времени информации позволяет наметить три основные направления, по которым может осуществляться «усовершенствование» функциональных свойств ферментов. Это, во-первых, усложнение структуры активного центра, отражающееся на специфичности фермента и эффективности катализа. Во-вторых, это возникновение дополнительных структур, обеспечивающих способность молекулы фермента воспринимать сигналы внешней среды, то есть подвергаться аллостерической регуляции. И, наконец, это появление полифункциональных ферментов, структурные особенности которых делают их способными к тонкой регуляции путём специфических белок-белковых взаимодействий.

Роль доменов в формирование активного центра фермента

Сведения о структуре активных центров ферментов, накопленные к настоящему времени, свидетельствуют, что во всех случаях они формируются в междоменной области. Как правило, мономерный фермент или субъединица олигомерного фермента состоит из двух доменов, связанных «шарнирным» фрагментом и разделённых «щелью», в которой и осуществляется каталитический акт. Именно такое расположение активного центра даёт возможность использовать движение доменов относительно друг друга (а также иные формы движения полипептидных цепей – главным образом различных «петель») для осуществления катализа. Важной особенностью строения фер­ментов является разъединение участков связывания для нескольких субстратов реакции, поскольку они, как правило, связываются с разными доменами. Обычно два субстрата связываются с двумя доменами, а затем движение доменов приводит к формированию продуктивного комплекса, в составе которого и происходит каталитический акт. Перемещение доменов и иные формы конформационной подвижности, наблюдаемые при связывании участников реакции и в процессе формирования продуктивного комплекса, приводят к сипьному изменению взаимного расположения важных для катализа аминокислотных остатков и, по существу, к формированию активного центра. Эти наблюдения наглядно иллюстрируют предложеную Кошлaндом гипотезу индуцированного соответствия, в которой взаимодействие субстратов и ферментов осуществляется по принципу «рука – перчатка».