ферродоксина, что является необходимым для активации НАДФ
+
- МДГ путем
восстановления ее SH -групп [43].
Метаболитная регуляция МДГ
Некоторые исследователи относят растительную МДГ к числу олигомерных
аллостерических энзимов. В настоящее время, аллостерические свойства описаны для
МДГ из гороха, виноградной лозы, чая и лимона [9]. Однако кооперативные свойства
МДГ из лимона и гороха наблюдаются только при экстремальных значениях рН (4,7 и
5,2). Кроме того, Абон и Уаллас [13] при исследовании каталитического механизма цМДГ
и мМДГ из двух видов лимона Cittrus limettioides и Cittrus limon не обнаружили у них
аллостерических свойств при условиях среды, близких к физиологическим. Проявление
кооперативных свойств у МДГ при низких значениях рН происходит, по-видимому, в
результате дестабилизации четвертичной структуры ее молекул под влиянием ионной
силы раствора [37].
В этих условиях молекулы МДГ претерпевают частичную деструкцию и переходят в
менее активное каталитическое состояние. Связывание субстрата с субъединицами
приводит к стабилизации четвертичной структуры и к восстановлению полной
каталитической активности всех молекул энзима в растворе через определенный
промежуток времени. А кривая зависимости скорости реакции от концентрации
субстратов, по этой причине, описывается сигмоидной линией. То кооперативные
свойства МДГ из лимона и гороха, по-видимому, возникают в результате
стабилизирующего действия субстратов, которые не являются ее аллостерическими
эффекторами [42]. Аллостерические свойства проявляются у МДГ из виноградной лозы и
чайного растения при повышении ее концентрации в растворе. Эти данные вместе со
сведениями, полученными при исследовании кинетических свойств МДГ из шпината [66]
и энзимного комплекса МДГ-аспартатаминотрансферазы из гриба Neurospora [41]
свидетельствуют о проявлении in vivo кооперативных свойств при олигомеризации
энзима или образовании мультиэнзимных комплексов. При этом аллостерические
свойства характерны для олигомеров, но не наблюдаются при изучении каталитического
механизма функциональных единиц МДГ [44; 45;53].
Активность МДГ может регулироваться с помощью некоторых органических
кислот, представляющих собой субстраты-аналоги (малонат, фумарат, цитрат, цис-
аконитат). Эти метаболиты способны конкурентно ингибировать МДГ. Установлено, что
аскорбиновая кислота, сукцинат и масляная кислота не влияют на активность МДГ [59].
Кроме конкуренции с субстратами за взаимодействие с активным центром МДГ,
регуляторное влияние этих метаболитов in vivo может быть связано с ухудшением
взаимодействия энзима с клеточными структурами [39]. Из всех субстратов ЦТК малат
является единственным, который способствует связыванию МДГ с клеточными
структурами, в том числе с митохондриальной мембраной. ОА является наиболее
сильным ингибитором этих взаимодействий, вызывая освобождение МДГ с поверхности
митохондрий или распад мультиэнзимного комплекса ЦТК. Ацетил-КоА, цитрат и АТФ
также влияют на адсорбицию МДГ на поверхности клеточных структур.
При нормальном протекании ЦТК концентрация субстратов внутри митохондрий
стабильна и находится на низком уровне. В этих условиях, все энзимы действуют
в.рамках мультиэнзимного комплекса ЦТК и происходит облегченный катализ
метаболитов. Однако, при общем торможении цикла, например, при высоких
соотношениях АТФ/АДФ происходит постепенное повышение количеств субстратов, в
том числе ОА-а, что приводит к диссоциации комплекса энзимов и усилению
ингибирующего эффекта. Конкурентное ингибирование МДГ со стороны некоторых
органических соединений (цитрат, ацетил-КоА, АТФ) способствует процессу общего
торможения ЦТК, возникающему при избытке макроэргических соединений в клетке
[18;56].
Регуляторное влияние на активность МДГ животного и растительного
происхождения оказывают также некоторые органические соединения, представляющие
собой вторичные продукты метаболизма, как например, галлатанин, пирогаллат,
абиетиновая кислота, липоевая кислота, кверцетин, изокверцетин, рутин, геспередин и
тироксин [24]. Механизм действия этих соединений связан с ингибированием МДГ путем
окисления ее SH-rpynn. Возможно, эти соединения участвуют в регуляции каталитической
активности МДГ, через механизм обратимой модификации ее молекул.
Внутриорганоидные соотношения НАД
+
/НАДН играют, по-видимому, важную роль
в регуляции ее митохондриального и цитоплазматического изоэнзимов (10) мМДГ
является более чувствительной к низким концентрациям НАДН, чем к относительно
высоким содержаниям НАД
+
внутри органеллы. Кроме того, у многих организмов
наблюдается ингибирование мМДГ при концентрациях НАДН, близких к
физиологическим. Сильверстейн и Сулебен показали, что при высоких концентрациях
НАДН в растворе происходит ингибирование мМДГ вследствие образования неактивных
тройных комплексов МДГ-НАДН-малат, обладающих большим периодом полужизни.
Однако, не происходит образование неактивных тройных комплексов МДГ-НАД
+
-ОА, так
как для связывания НАД
+
с ферментом потребуются значительные конформационные
изменения его молекул. То исключается возможность ингибирования мМДГ при высоких
концентрациях НАД
+
. Данная характеристика цитоплазматического белка позволяет ему
осуществлять метаболические процессы, связанные с затратой восстановленного коэнзима
[54].
Сравнительное исследование НАДФ
+
- МДГ из хлоропластов шпината и злаков [25]
показало, что энзим из С
4
-растений ингибируется высокими концентрациями НАДФ
+
.
Данный эффект не наблюдается для НАДФ-МДГ из хлоропластов шпината (Сз-растения).
Эти результаты имеют определенное физиологическое и регуляторное значение, так как
НАДФ
+
-МДГ из мезофильной паренхимы С
4
-растений связана с процессом фиксации
СО
2
, который зависит от восстановительного потенциала хлоропластов, т.е. от величины
соотношений НАДФ/НАДФН внутри компартмента [25].
Известно, что субъединицы МДГ не эквивалентны при взаимодействии с
коэнзимом [40]. Одна из них имеет “карман”, где постоянно находится в связанном
состоянии одна молекула коэнзима, действующая как эффектор конформационной
релаксации МДГ при осуществлении каталитического процесса. Вероятно, in vivo в
специфичных физиологических условиях начала прорастания, НАДФ способен сыграть
роль эффектора при переходе МДГ в активизированное состояние. Важную роль в
регуляции МДГ играют аденозиновые нуклеотиды, которые представляют собой
эффективные
ингибиторы
активности
энзима
растительного
и
животного
происхождения. Среди этих нуклеотидов АТФ представляет собой наиболее
эффективный ингибитор МДГ. Остальные нуклеотиды обладают более слабой
способностью ингибировать МДГ, который уменьшает согласно ряду АДФ > AMФ >
ГТФ > УТФ.
Некоторые экспериментальные данные показывают, что изоэнзимы МДГ
обладают разной чувствительностью к влиянию АТФ. Наиболее чувствительным к
ингибиторному влиянию АТФ является митохондриальный изофермент [26].
Специфичное влияние АТФ на активность изоформ МДГ, возможно, служит
важным звеном в механизме регуляторного сопряжения катаболических (ЦТК и др.) и
анаболических (глюконеогенез и др.) процессов растительной клетки. С этой точки
зрения, мМДГ, по-видимому, является важным звеном регуляторного участка ЦТК,
существующего между малатом и цитратом [33], так как активность энзима внутри
данного компартмента находится под строгим контролем со стороны соотношений
НАД
+
/НАДН и АТФ/АДФ [56].
Некоторые данные показывают, что для активности МДГ необходимо присутствие
в растворе ионов двухвалентных металлов Mg и Мn, которые участвуют в ее
Dostları ilə paylaş: |