Регуляція ферментативних процесів. Шляхи та механізми регуляції: алостеричні ферменти; ковалентна модифікація

ферментів.

Існують два принципових шляхи регуляції інтенсивності, або швидкості біохімічних ферментативних реакцій: А - через зміну каталітичної активності ферменту. Б - через зміну кількості ферменту (або ферментів), що визначають перебіг ферментативного процесу. А. Перший шлях регуляції передбачає наявність у ферментному пулі клітини спеціальних регуляторних ферментів, які містяться звичайно на головних, ключових ланках метаболізму. Цей шлях забезпечує термінову адаптацію ферментного апарату організму і реалізується протягом декількох секунд або хвилин - механізм "швидкого реагування". Існують чотири основних механізми регуляції каталітичної активності ферментів (L. Stryer, 1995): 1. Алостерична регуляція активності ферментів. 2. Регуляція активності ферментів за рахунок їх ковалентної модифікації. 3. Активація ферментів шляхом обмеженого протеолізу. 4. Активація та гальмування активностей ферментів за допомогою особливих регуляторних білків. Алостеричні ферменти - це різновид регуляторних ферментів, що, крім активного центру, мають додатковий регуляторний (алостеричний) центр, з яким взаємодіють алостеричні регулятори (ефектори, модулятори). Алостеричні ефектори можуть бути як позитивними, тобто такими, що збільшують каталітичну активність ферменту (алостеричні активатори), так і негативними, тобто такими, що її гальмують (алостеричні інгібітори). За своєю молекулярною будовою алостеричні регуляторні ферменти складаються, як правило, з декількох поліпептидних ланцюгів, тобто мають четвертинну структуру. Активний та регуляторний (алостеричний) центри локалізуються на різних білкових субодиницях - каталітичній ті регуляторній, відповідно. Модифікація каталітичної активності такого ферменту здійснюється шляхом передачі на каталітичні субодиниці конформаційних змін із регуляторних субодиниць, які відбуваються в останніх після взаємодії з лігандами - ефекторами. Ковалентна модифікація ферментів. Постсинтетична ковалентна модифікація ферментних білків є одним із поширених механізмів контролю за перебігом метаболічних процесів. Шляхами такої модифікації є оборотне фосфорилування-дефосфорилування (найбільш поширений механізм регуляції), метилування, аденілування, АДФ-рибозилування білків-ферментів. Б. Другий шлях регуляції є механізмом довготривалої адаптації ферментного апарату. Для його включення і повної реалізації необхідно декілька годин або діб.