enzymy27

CS - Regulacja aktywności enzymatycznej 121

prowadza decydujący etap szlaku metabolicznego, umożliwia zaoszczędzenie w organizmie energii metabolicznej i zapobiega nagromadzaniu się w dalszym przebiegu szlaku dużych ilości zbędnych produktów pośrednich.

Ponieważ wiele szlaków metabolicznych jest rozgałęzionych, hamowanie przez sprzężenie zwrotne musi umożliwiać dalszy przebieg syntezy jednego produktu rozgałęzionego szlaku nawet wtedy, gdy drugi produkt jest obecny w nadmiarze. W tej sytuaqi może działać proces inhibicji przez sekwencyjne sprzężenie zwrotne, w którym końcowy produkt jednego rozgałęzienia szlaku będzie hamował pierwszy enzym działający poza miejscem rozgałęzienia (przemiana C w D lub C w E na rys. Ib). Gdy produkt pośredni miejsca rozgałęzienia nagromadzi się, hamuje on z kolei pierwszy decydujący etap całego szlaku (przemiana A w B na rys. Ib). Ponieważ produkt końcowy szlaku metabolicznego obejmującego wiele reakcji enzymatycznych ma małą szansę strukturalnego podobieństwa do związku wyjściowego, produkt końcowy będzie wiązał się z enzymem w punkcie kontrolnym, którym jest miejsce inne niż miejsce aktywne. Takie enzymy są zawsze enzymami allosterycznymi.

Enzymy    Wykres wartości Vo jako funkcji [S] dla enzymu allosterycznego ma po-

Mosteryczne stać krzywej sigmoidalnej, a nie krzywej hiperbolicznej, wynikającej z równania Michaelisa-Menten (patrz temat C3 i rys. 4). W środkowym zakresie stężeń substratu krzywa ta ma stromy odcinek odzwierciedlający gwałtowny wzrost szybkości enzymu, zachodzący w wąskim zakresie stężeń substratu. Ta właściwość nadaje enzymom allosterycznym szczególną wrażliwość na małe zmiany stężenia substratu w zakresie fizjologicznym. W enzymach allosterycznych związanie cząsteczki substratu do jednego miejsca aktywnego wpływa na wiązanie cząsteczek substratu do innych miejsc aktywnych w enzymie; mówi się, że różne miejsca aktywne zacho-

Iwują się kooperatywnie w zakresie wiązania cząsteczek substratu i oddziaływania na nie (np. wiązanie O2 do czterech podjednostek hemoglobiny; temat B4). Enzymy allosteryczne są w związku z tym często białkami złożonymi z wielu podjednostek, z których każda ma jedno lub więcej miejsc aktywnych. Związanie substratu w jednym miejscu aktywnym indukuje w białku zmianę konformacyjną, która jest przenoszona do innych miejsc aktywnych, zmieniając ich powinowactwo do cząsteczek substratu.

Dla wyjaśnienia efektów allosterycznych obserwowanych w przypadku białek stosuje się dwa modele. W modelu symetrycznym lub jedno-przejściowym, zaproponowanym przez Jacąuesa Monoda, Jeffriesa Wy-mana i Jean-Pierre'a Changeaux (nazywawanym także modelem Mono-da-Wymana-Changeaux lub modelem MWC) podjednostki enzymu allosterycznego występują w jednej z dwóch możliwych form, T i R (rys. 2a). Forma T (ang. tense — napięta) charakteryzuje się zwartą strukturą i praktycznie brakiem aktywności, natomiast forma R (ang. relaxed — rozluźniona) ma strukturę mniej zwartą, wykazuje większą aktywność i większe powinowactwo względem substratu, przy czym między formą T i R nie ma form pośrednich. Przy braku substratu dominuje forma T. W miarę wiązania substratu z miejscem aktywnym każdej podjednostki znajdującej się w formie T równowaga ulega przesunięciu w kierunku for-