Аллостерическая регуляция. 
Регуляция активности ферментов, медицинская энзимология

Это регуляция путем взаимодействия эффекторов с аллостерическим центром фермента. Как правило, аллостерическая регуляция характерна для ферментов, имеющих субьединичное строение. Их называют аллостерическими или регуляторными ферментами. Каждая субъединица такого фермента содержит свои активный и аллостерический центры. Различают гомотропные и гетеротропные регуляторные ферменты.

Гомотропные:субстрат служит и эффектором. Гетеротропные:

эффекторы не являются субстратом.

В аллостерических ферментах активный центр одной субъединицы фермента оказывает влияние на активный центр другой субъединицы в той же молекуле. В результате такого взаимодействия между субъединицами связывание субстрата становится кооперативным. Т. е. кинетические свойства таких ферментов не описываются уравнением Михаэлиса-Ментен и зависимость скорости реакции от концентрации субстрата имеет форму Sобразной кривой, а не гиперболы. При этом небольшое увеличение концентрации субстрата будет приводить к значительному возрастанию скорости реакции.

Для объяснения кооперативных эффектов используют 2 модели: симметричную (Моно, Уаймен, Шанжи) и последовательную (Кошланд, Немети, Филмер). Рассмотрим фермент, состоящий из двух субъединиц, имеющих свои активные центры, которые могут в третичной структуре находиться в двух конформациях — R и Т. Причем если фермент находится в R (relax — расслаблять) конформации, субстрат имеет высокое сродство к ферменту, а если в Т (tense — напрягать) — низкое сродство. Из таких субъединиц возможны следующие комбинации четвертичной структуры: RR; ТТ; RT.

По симметричной модели каждый мультимерный фермент может существовать в двух разных состояниях с неодинаковой четвертичной структурой, но все субъединицы в этих состояниях имеют одинаковую третичную структуру. Т. е. согласно этой модели возможны четвертичные структуры RR, ТТ и не может быть RT. В отсутствии субстрата преобладают формы ТТ. При связывании субстрата с Т-конформерами произойдет одновременный переход всех субъединиц в R-состояние, что вызовет значительное увеличение скорости реакции. По этой модели гомотропная регуляция всегда положительная, т.к. присоединение субстрата всегда увеличивает сродство фермента к нему — все ТТ перейдут в RR.

Последовательная модель, кроме состояний ТТ, RR допускает существование состояния TR, когда отдельные субъединицы мультимера могут в одно и то же время иметь разные третичные структуры. При этом связывание субстрата одной субъединицей вызывает изменение третичной структуры соседней субъединицы и в результате увеличивается или уменьшается их сродство к субстрату.

Т.е. по этой модели гомотропное взаимодействие может быть положительным и отрицательным.

Аллостерическая регуляция может приводить к активации или ингибированию фермента.

На базе симметричной модели: если эффектор сдвигает конформационное равновесие Я" Т в сторону Я, то субстрат будет иметь увеличенное сродство к ферменту — положительный кооперативный эффект. Следовательно, эффектор — активатор. Если эффектор сдвинул равновесие в сторону конформации Т, имеет место уменьшение сродства к ферменту — отрицательный кооперативный эффект; т. е. эффектор — ингибитор.

• 5. Регуляция по типу обратной связи. Характерна для последовательных реакций, при этом каждая реакция катализируется своим ферментом. Различают ретроингибирование и форактивацию:
  • а)Ретроингибирование

Конечный продукт Ъ обычно не влияет на активность промежуточных ферментов системы, а ингибирует ее первый фермент Еь Этим обеспечивается целенаправленность регуляции, т.к. цель системы состоит в образовании именно конечного продукта, а не промежуточных соединений.

б)Форактивация — активация предшественником. Накопление субстрата, А стимулирует его распад до продукта Ъ через активацию фермента более поздних стадий превращения.