Циклический гуанозинмонофосфат и Циклический аденозинмонофосфат – циклические формы нуклеотидов (производные ГТФ и АТФ

цАМФ - производное АТФ, выполняющее в организме роль вторичного посредника, использующегося для внутриклеточного распространения сигналов некоторых гормонов (например, глюкагона или адреналина), которые не могут проходить через клеточную мембрану. Гормон с рецептором, изменение G-белка, его альфа-субъединица теряет ГДФ и увеличивает сродство к ГТФ, полученное активирует аденилатциклазу и синтез цАМФ, которая действует на протеинкиназу А и активирует ее.

цГМФ действует как вторичный посредник и его действие подобно цАМФ, в основном активируя внутриклеточные протеинкиназы G в ответ на связывание с клеточной мембраной пептидных гормонов (для которых мембрана непроницаема) с внешней стороны клетки. Гуанилатциклаза сама как рецептор. Ее внутриклеточный домен изменяется по конформации и этот фермент активируется. Цитозольная форма этого фермента активируется оксидом азота.

ВОПРОС № 32

Регуляция каталитической активности ферментов ассоциацией/диссоциацией протомеров. Протеинкиназы - группа ферментов, катализирующих перенос остатка фосфорной кислоты с АТФ на специфические ОН-группы аминокислотных остатков белков (вызывают фосфорилирование белков). Механизмы активации различных протеинкиназ неодинаковы. В качестве примера регуляции каталитической активности ферментов ассоциацией или диссоциацией протомеров можно привести регуляцию активности фермента Протеинкиназы А.

Протеинкиназа А(цАМФ-зависимая) состоит из 4 субъединиц 2 типов: 2 регуляторных (R) и 2 каталитических (С). Такой тетрамер не обладает каталитической активностью. Регуляторные субъединицы имеют участки связывания для циклического 3',5'-АМФ (цАМФ), по 2 на каждую субъединицу. Присоединение 4 молекул цАМФ к 2 регуляторным субъединицам приводит к изменению конформации регуляторных протомеров и к диссоциации тетрамерного комплекса, при этом высвобождаются 2 активные каталитические субъединицы. Такой механизм регуляции обратим. Отщепление молекул цАМФ от регуляторных субъединиц приведёт к ассоциации регуляторных и каталитических субъединиц Протеинкиназы А с образованием неактивного комплекса.

Гликогенфосфорилаза катализирует лимитирующую скорость гликогенолиза реакцию: фосфоролитическое расщепление (фосфоролиз) (1->4)-связей гликогена, продуктом является глюкозо-1-фосфат .Активная форма фосфолирирована благодаря кальмодулин-зависимой киназе. Комплекс 4Са²⁺-кальмодулин активирует киназу фосфорилазы, связываясь с ней и таким образом выступая в качестве ее интегральной единицы.

ВОПРОС № 33

Некоторые ферменты, функционирующие вне клеток (в ЖКТ или в плазме крови), синтезируются в виде неактивных предшественников и активируются только в результате гидролиза одной или нескольких определённых пептидных связей, что приводит к отщеплению части белковой молекулы предшественника. В результате в оставшейся части белковой молекулы происходит конформационная перестройка и формируется активный центр фермента.

Рассмотрим механизм частичного протеолиза на примере активации протеолитического фермента трипсина (рис. 2-34). Трипсиноген, синтезируемый в поджелудочной железе, при пищеварении по протокам поджелудочной железы поступает в двенадцатиперстную кишку, где и активируется путём частичного протеолиза под действием фермента кишечника энтеропептидазы. В результате отщепления гексапептида с N-конца формируется активный центр в оставшейся части молекулы. Следует напомнить, что трипсин относят к семейству "сериновых" протеаз - активный центр фермента содержит функционально важный остаток Сер.

Пепсин в желудке под действием соляной кислоты в небольшом количестве образуется из пепсиногена. Далее образовавшийся пепсин сам осуществляет частичный протеолиз, то есть активирует пепсин из пепсиногена.

Частичный протеолиз - пример регуляции, когда активность фермента изменяется необратимо. Такие ферменты функционируют, как правило, в течение короткого времени, определяемого временем жизни белковой молекулы. Частичный протеолиз лежит в основе активации протеолитических ферментов, белков свёртывающей системы крови и фибринолиза, белков системы комплемента, а также пептидных гормонов.

Профермент → Активная форма Е + пептид

(АкЦ не сформирован)

^{энтеропептидаза}

Трипсиноген трипсин + гексапептид

(зимоген, профермент) (активный

фермент)

Примеры:

l пепсин, трипсин, химотрипсин и др. протеазы;

l белки свертывания крови: тромбин (из протромбина), фибрин (из фибриногена), плазмин (из плазминогена);

l инсулин (из проинсулина);

l коллаген ( из проколлагена).

ВОПРОС № 34

Большинство ферментов для проявления ферментативной активности нуждается в низкомолекулярных органических соединениях небелковой природы (коферментах) и/или в неорганических частицах – обычно ионах металлов (кофакторах).

Более 25% всех ферментов для проявления полной каталитической активности нуждается в ионах металлов. Рассмотрим роль кофакторов в ферментативном катализе.

Ионы металла выполняют функцию стабилизаторов молекулы субстрата, активного центра фермента и конформации белковой молекулы фермента, а именно третичной и четвертичной структур.