Первые попытки объяснить механизм кооперативности были предприняты при исследовании свойств гемоглобина. Чтобы лучше понять смысл этих работ, рассмотрим структуру дезокси’ и оксигемоглобина. Молекула гемоглобина состоит из двух пар цепей, аир, расположенных в пространстве таким образом, что образуется симметричный тетраэдр. Гемы, являющиеся центрами связывания кислорода, располагаются достаточно далеко друг от друга и непосредственно не взаимодействуют. При ок-сигенации дезоксигемоглобина тетраэдрическая симметрия сохраняется, а в четвертичной и третичной структуре наблюдаются изменения (рис. 8.2) [3]. Из опытов по измерению констант связывания известно, что дезоксигемоглобин характеризуется низким сродством к кислороду, тогда как оксигемоглобин — высоким.[ ...]
Эта модель применима и к другим аллостерическим белкам при следующих предположениях.[ ...]
Сигмоидную кривую связывания можно построить, используя лишь три параметра: L — аллостерическую константу, равную отношению концентраций двух состояний свободного фермента [Т] / [R], Кг и К — константы диссоциации для каждого центра в Т- и R-состояниях соответственно.[ ...]
В предельном случае активатор смещает равновесие между R- и Т-формами в такой степени, что преобладает R-состояние, кооперативность исчезает и выполняется кинетика Михаэлиса — Ментен, что и подтверждается экспериментально для ряда ферментов (рис. 8.4).[ ...]
Согласно модели Моно и др., присоединение ингибитора к ферменту, который связывает субстраты но кооперативному механизму, должно происходить некооперативно, поскольку ингибитор присоединяется к преобладающему Т-состоянию. Для активаторов, присоединяющихся к ансамблю связывающих центров в R-состоянии, должно наблюдаться кооперативное связывание.[ ...]
Наиболее слабым местом теории Моно и др. является допущение о симметрии. Использование минимального числа промежуточных состояний приводит к тому, что модель становится лишь неким приближением к действительности. Но как раз в этом допущении и заложено достоинство модели: она дает простую схему, которая объясняет экспериментальные данные. Такие предсказания, как переход от сигмоидной зависимости к кинетике Михаэлиса — Ментен при достаточно высоких концентрациях активатора для ферментов, выполняющих регуляторные функции, могут быть сделаны независимо от того, вводится ли допущение о наличии промежуточных состояний. Необходимо отметить также, что, несмотря на свою простоту, эта теория объясняет характер кривых связывания кислорода целым рядом мутантных форм гемоглобина (см. ниже).[ ...]
Теория Моно и др. является по своей сути структурной теорией. Гипотеза, что между субъединицами, находящимися в Т-состоянии, существует напряжение, послужила отправным пунктом многих структурных работ Перутца и других исследователей при объяснении природы и энергетики этих напряжений в гемоглобине.[ ...]
Авторы этой модели не используют допущение о симметрии, а предполагают, что переход от Т-состояния к связанному с лигандом R-состоянию представляет собой последовательный процесс. Конформация субъединиц в олигомере при связывании лиганда изменяется поочередно, без резкого «переключения» всей молекулы из одного состояния в другое (рис. 8.6). В модели Моно и др. используется идея об изменении четвертичной структуры, в то время как в рассматриваемой модели за основу принимается предположение о последовательном изменении третичной структуры.[ ...]
Модель Кошланда и др. является более общей и, вероятно, лучше описывает аллостерические свойства некоторых белков, чем модель Моно и др., хотя интерпретация экспериментальных данных в этом случае часто бывает несколько более сложной.[ ...]
Вернуться к оглавлению