Аллостерическая регуляций действия ферментов

Многие ферменты с четвертичной структурой могут обратимо связывать по месту аллостерического (регуляторного) центра некото­рые вещества, активирующие или ингибирующие фермент. Эти вещест­ва называют аллостерическими эффекторами, в качестве которых могут выступать различные метаболиты, гормоны, ионы металлов, коферментыи очень редко - молекулы субстрата. Аллостерический ингибитор, комплементарно соединяясь с регуляторным центром, меняет его конформацию, что влечет за собой изменение конформации и каталитиче­ского участка (активного центра). Аллостерический активатор, напро­тив, облегчает превращение субстрата в активном центре фермента.

В качестве примера аллостерической регуляции рассмотрим обратимое инактивирование фермента аденилатциклазы, катализирую­щей реакцию синтеза циклоаденозинмонофосфата (цАМФ) из АТФ по схеме:

АТФ → цАМФ + Н₄Р₂О₇

Эта реакция играет важную роль в системе регуляции передачи физио­логического сигнала из внеклеточной среды внутрь клетки. Аллостерическими эффекторами аденилатциклазы являются некоторые гормоны (адреналин, глюкагон и др.). Аденилатциклаза локализуется в плазма­тической мембране и состоит из трех субъединиц: рецептора гормона, ГТФ-связывающего белка и каталитической субъединицы. Рецептор, гормона ориентирован центром связывания на наружную поверхность мембраны, а каталитическая субъединица своим активным центром вы­ходит на внутреннюю сторону мембраны (рис.20).

Рис. 20. Регуляция действия аденилатциклазы: Р - рецептор гормона;

Г- ГТФ-связывающий белок; А- каталитическая субъединица аденилатциклазы

Когда рецептор гормона свободен, ГТФ-связывающий белок, соединен с ГДФ, и в этом состоянии системы аденилатциклаза неактивна. Когда к рецептору присоединяется гормон ГДФ в белке заменяется на ГТФ, и этот новый комплекс «ГТФ-белок» активирует аденилатциклазу - начи­нается синтез цАМФ, активирующего другие ферменты внутри клетки. Таким образом, гормон - первый и внешний, а цАМФ - второй и внутри­клеточный вестник сигнала. Активная аденилатциклаза усиливает, на­пример, распад гликогена (см. главу 10) и подавляет его синтез, вызыва­ет расслабление гладких мышц кровеносных сосудов и т.д.