Регуляция с помощью белок-белковых взаимодействий (присоединение или отщепление регуляторных субъединиц или белков-регуляторов)

Активность многих ферментов может регулироваться через обратимое связывание с регуляторными субъединицами (например, протеинкиназа А) и связывание белков-регуляторов, таких как Ca²⁺ – кальмодулин. G-белки активируют белки-мишени, через обратимое связывание. Регуляторные белки связываются с другими белками и регулируют их активность, вызывая конформационные изменения в активном центре, либо блокируя активный центр. Ca²⁺ – кальмодулин является примером диссоциирующего регуляторного белка, который свяывается с большим количеством различных белков и изменяет их активность. Одним из белков, активируемых Ca²⁺ –кальмодулином является мышечная киназа гликогенфосфорилазы, которая также активируется гликогенфосфорилазой А. Под действием нервного импульса в мышце происходит высвобождение ионов кальция. Ca²⁺ связывается с субъединицей кальмодулина в мышечной киназе гликогенфосфорилазе, что вызывает в ней конформационные изменения, увеличивающие ее активность. Активированная киназа фосфорилаза фосфорилирует гликогенфосфорилазу, что приводит к расщеплению гликогена и усилению образования АТФ в клетке.

Некоторые ферменты синтезируются в форме неактивных предшественников, называются зимогенами, активируются путем ограниченного протеолиза (например, химотрипсин). Ограниченный протеолиз является одним из распространенных методов перевода неактивной формы белковой молекулы в форму, проявляющую каталитическую активность. При протеолитическом отщеплении определенного участка молекулы высвобождается активный центр, изменяется его строение и т.д. Такой механизм широко распространен для клеточный протеаз. В ряде случаев ограниченный протеолиз обеспечивает подавление биологической активности ферментов.

Регуляция активности аденилатциклазы, киназы гликогенфосфорилазы.

Аденилатциклазы – гормон-регулируемые ферменты, интегральные белки мембран. К_м^АТФ аденилатциклазы имеет порядок 10^{-4 М, таким образом при физиологических концентрациях АТФ (10-3 М) она функционирует в оптимальных условиях. Δ}G^0’ = -58,9 кДж/моль, что соответствует по уровню АТФ или ФЕП и говорит о смещении равновесия в реакции в право.

Регуляция активности аденилатциклазы включает как внеклеточные так и внутриклеточные сигналы. Регуляция активности аденилатциклазы вследствие воздействия на клетку внешнего сигнала осуществляется через специфические рецепторы, действие которых опосредуется специальными G-белками, которые, в свою очередь, в присутствии ГТФ влияют непосредственно каталитическую единицу аденилатциклазы. Аденилатциклаза активируется α-субъединицей Gs-белков, соответственно α-субъединица Gi-белков оказывает ингибирующее действие.

Для проявления активности аденилатциклазы необходимо присутствие ионов Mg²⁺, которые могут быть заменены на Mn²⁺ или Co²⁺. Ионы Ca²⁺ обладают свойствами конкурентных ингибиторов. Пирофосфат также оказывает ингибирующее действие.

Разные типы АЦ различаются по чувствительности к гормонам, Ca2+, β/γ-комплексу G-белков, кальмодулину и форскалину (кардиоактивному дитерпену).

ЛЕКЦИЯ 4.4

РЕГУЛЯЦИЯ КОЛИЧЕСТВА ФЕРМЕНТОВ В КЛЕТКЕ

Контроль количества ферментов в клетке – процесс, зависящий от соотношения скоростей их биосинтеза и деградации.