別構酶
別構酶( allosteric enzyme )又稱為變構酶,是一類重要的調節酶。在代謝反應中催化第一步反應的酶或交叉處反應的酶多為別構酶。別構酶均受代謝終產物的反饋抑制。
別構酶多為寡聚酶,含有兩個或多個亞基。其分子中包括兩個中心:一個是與底物結合、催化底物反應的活性中心;另一個是與調節物結合、調節反應速度的別構中心。兩個中心可能位于同一亞基上,也可能位于不同亞基上。在后一種情況中,存在別構中心的亞基稱為調節亞基。別構酶是通過酶分子本身構象變化來改變酶的活性。
調節物也稱效應物或調節因子。一般是酶作用的底物、底物類似物或代謝的終產物。調節物與別構中心結合后,誘導或穩定住酶分子的某種構象,使酶的活性中心對底物的結合與催化作用受到影響,從而調節酶的反應速度和代謝過程,此效應稱為酶的別構效應( allosteric effect )。因別構導致酶活力升高的物質,稱為正效應物或別構激活劑,反之為負效應物或別構抑制劑。不同別構酶其調節物分子也不相同。有的別構酶其調節物分子就是底物分子,酶分子上有兩個以上與底物結合中心,其調節作用取決于分子中有多少個底物結合中心被占據。別構酶的反應初速度與底物濃度(V對[S])的關系不服從米氏方程。而是呈現S形曲線。S形曲線表明,酶分子上一個功能位點的活性影響另一個功能位點的活性,顯示協同效應( cooperative effect ) , 當底物或效應物一旦與酶結合后,導致酶分子構象的改變,這種改變了的構象大大提高了酶對后續的底物分子的親和力。結果底物濃度發生的微小變化,能導致酶促反應速度極大的改變。
天冬氨酸轉氨甲酰酶( Aspartate transcarbamoylase ATCase )是了解最清楚的一個別構酶。它催化嘧啶核苷酸合成途徑中的第一個中間物 N – 氨甲酰天冬氨酸的合成, ATCase 受其代謝途徑的終產物 CTP 的別構抑制。 ATCase 由兩個三聚體構成的催化亞基( C3 )和三個二聚體構成的調節亞基( r2 )組成。當催化亞基和調節亞基混合時能迅速結合。
CTP 的抑制劑的影響、 ATP 的激活、以及協同結合底物均受四級結構的巨大變化所調節,通過催化亞基和調節亞基之間的相互作用產生別構效應。
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