Cải biến cộng hoá trị các enzyme pps
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (149.74 KB, 6 trang )
1
Cải biến cộng hoá trị các enzyme
Các enzyme cũng có thể được kích thích hoặc bị kìm hãm thông qua sự cải
biến cộng hoá trị thuận nghịch. Thông thường điều này diễn ra do việc thêm và
loại bỏ một nhóm đặc biệt, nghĩa là một dạng của enzyme được hoạt động hơn
một dạng khác. Chẳng hạn, glycogen phosphorylase của mốc bánh mì Neurospora
crassa được gọi là phosphorylase a khi ở dạng phosphoryl hoá và phosphorylase b
khi ở dạng bị loại bỏ Phosphate (Hình 16.25). Phosphorylase b là bất hoạt vì chất
hoạt hoá AMP mà nó cần thường không có mặt ở mức độ đủ cao. Dạng
phosphoryl hoá của phosphorylase a hoạt động ngay khi không có mặt AMP.
Glycogen phosphorylase được kích thích thông qua việc phosphoryl hóa
phosphorylase b thành phosphorylase a. Việc gắn nhánh Phosphate làm thay đổi
hình thể của enzyme chuyển nó thành dạng hoạt động. Phản ứng phosphoryl hoá
và loại bỏ Phosphate được xúc tác bởi các enzyme riêng rẽ và các enzyme này
cũng được điều chỉnh.
2
Hình 16.25: Sự cải biến cộng hóa trị thuận nghịch của glycogen phosphorylase.
Phosphorylase a là dạng hoạt động được tổng hợp bởi phosphoryl hóa và bị bất
hoạt khi Phosphate bị loại bỏ do thủy phân để tạo thành phosphorylase b bất hoạt.
(Theo Prescott, Harley và Klein, 2005)
Các enzyme cũng có thể được điều chỉnh nhờ liên kết với các nhóm khác
Phosphate. Một trong các enzyme được nghiên cứu chi tiết nhất đó là Glutamine
synthetase ở E. coli. Đây là một enzyme lớn, phức tạp tồn tại ở hai dạng. Khi một
nhánh acid adenylic liên kết với một trong 12 dưới-đơn vị của enzyme tạo thành
một enzyme adenyl hoá, glutamine synthetase hoạt động yếu. Việc loại bỏ các
nhóm AMP tạo ra glutamine synthetase đã mất adenyl hoạt động hơn và glutamine
được tổng hợp. Hệ thống glutamine synthetase khác hệ thống phosphorylase ở hai
điểm: 1) AMP được dùng như tác nhân cải biến; 2) Dạng cải biến của Glutamine
synthetase kém hoạt động. Glutamine synthetase cũng được điều chỉnh dị lập thể.
3
Việc sử dụng cải biến cộng hoá trị để điều chỉnh hoạt tính enzyme có một số
ưu điểm. Các enzyme có thể chuyển hoá qua lại thường cũng là các enzyme dị lập
thể. Vì mỗi dạng có thể đáp ứng khác nhau với các effector dị lập thể nên các hệ
thống enzyme cải biến cộng hoá trị có khả năng đáp ứng với nhiều chất kích thích
hơn trong các con đường thay đổi và phức tạp. Cũng có thể được điều chỉnh là các
enzyme xúc tác những cải biến cộng hoá trị, bổ sung vào hệ thống một mức độ
điều chỉnh thứ hai.
Kìm hãm phản hồi hoặc kìm hãm bởi sản phẩm cuối cùng (Feedback
inhibition)
Như đã nói ở phần trên, tốc độ của nhiều con đường trao đổi chất được điều
chỉnh thông qua sự điều khiển hoạt tính của các enzyme điều chỉnh. Mỗi con
đường có ít nhất một enzyme dẫn-tốc độ (pacemaker) xúc tác phản ứng chậm nhất
hoặc hạn chế tốc độ trong con đường. Vì các phản ứng khác diễn ra nhanh hơn
phản ứng dẫn-tốc độ do đó những thay đổi trong hoạt tính của enzyme này trực
tiếp ảnh hưởng đến tốc độ của con đường. Thông thường, bước thứ nhất trong một
con đường là một phản ứng dẫn tốc độ xúc tác bởi một enzyme điều chỉnh. Sản
phẩm cuối cùng của con đường thường kìm hãm enzyme điều chỉnh này. Quá trình
nói trên được gọi là sự kìm hãm bởi sản phẩm cuối cùng. Kiểu kìm hãm này bảo
đảm cho sự tạo thành cân bằng của sản phẩm cuối cùng của một con đường. Nếu
tích luỹ với nồng độ quá cao sản phẩm cuối cùng sẽ kìm hãm enzyme điều chỉnh
và làm giảm tốc độ tổng hợp của chính sản phẩm này. Khi nồng độ của sản phẩm
4
cuối cùng giảm, hoạt tính của con đường lại tăng và nhiều sản phẩm hơn được tạo
thành. Sự kìm hãm bởi sản phẩm cuối cùng, nhờ vậy, đã tự động phối hợp việc
cung cấp theo nhu cầu của sản phẩm này. Aspartate carbamoyltransferase là một
ví dụ điển hình của sự kìm hãm bởi sản phẩm một con đường sinh tổng hợp
thường phân nhánh tạo thành trên một sản phẩm cuối cùng. Trong tình hình như
vậy việc tổng hợp các sản phẩm cuối cùng của con đường phải được phối hợp một
cách chính xác. Không thể để một sản phẩm cuối cùng này có mặt dư thừa trong
khi một sản phẩm cuối cùng khác lại thiếu. Sự phân nhánh các con đường sinh
tổng hợp thường tạo nên sự cân bằng giữa các sản phẩm cuối cùng qua việc sử
dụng các enzyme điều chỉnh ở các điểm phân nhánh (Hình 16.26).
Khi có mặt ở nồng độ dư thừa một sản phẩm cuối cùng thường kìm hãm
enzyme ở điểm phân nhánh trên chuỗi dẫn đến tạo thành sản phẩm này, nhờ vậy
mà điều chỉnh việc tổng hợp của chính sản phẩm đó nhưng không ảnh hưởng đến
tổng hợp các sản phẩm khác. Hình 16.26 cũng cho thấy cả 2 sản phẩm cũng kìm
hãm enzyme mở đầu trong con đường. Sự dư thừa của một sản phẩm làm chậm
dòng C đi vào cả con đường trong khi kìm hãm enzyme thích hợp ở điểm phân
nhánh. Vì sự phân nhánh không hoạt động cần ít C do đó sự kìm hãm bởi sản
phẩm cuối cùng của enzyme dẫn tốc độ ban đầu giúp cho sự điều hoà giữa cung và
cầu ở các con đường phân nhánh. Việc điều chỉnh ở các con đường phân nhánh
nhiều thường được thực hiện phức tạp hơn do sự có mặt của các izoenzyme tức là
những enzyme khác nhau nhưng xúc tác cùng một phản ứng. Bước đầu dẫn tốc độ
5
ban đầu có thể do một số izoenzyme xúc tác, mỗi izoenzyme chịu sự điều hoà
riêng rẽ và độc lập. Trong tình hình như vậy, sự dư thừa của một sản phẩm cuối
cùng sẽ làm giảm hoạt tính của con đường nhưng không hoàn toàn kìm hãm chức
năng của con đường vì một số izoenzyme vẫn còn hoạt động.
Hình 16.26: Kìm hãm phản hồi
Trên hình là sự kìm hãm phản hồi trong 1 con đường phân nhánh với 2 sản phẩm
cuối cùng. Các enzyme ở điểm phân nhánh xúc tác sự chuyển hóa chất trung gian
E thành F và G được điều chỉnh bởi kìm hãm phản hồi. Các sản phẩm P và Q
cũng kìm hãm phản ứng mở đầu trong con đường. Tín hiệu chỉ ra rằng P hoặc
Q kìm hãm enzyme xúc tác bước tiếp theo tín hiệu. (Theo Prescott, Harley và
Klein, 2005)
6
