Глава 10. Ферменты: регуляция активности

Виктор Родуэлл

ВВЕДЕНИЕ

В этой главе мы рассмотрим на нескольких примерах механизмы регуляции метаболических процессов, в которых участвуют ферменты. При этом мы постараемся обрисовать общую картину регуляции. В дальнейшем в этой книге мы не раз встретимся и со многими другими примерами, иллюстрирующими многообразие процессов регуляции метаболизма.

БИОМЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Механизмы, посредством которых клетки и целые организмы координируют и регулируют весь набор метаболических процессов, представляют интерес для ученых, работающих в самых разных областях биомедицинских наук. Сюда можно отнести проблемы канцерогенеза, сердечно-сосудистых заболеваний, старения, физиологии микроорганизмов, дифференцировки, метаморфоза, действия гормонов и лекарственных препаратов. Во всех этих областях наблюдаются примеры нарушений регуляции работы ферментов, имеющие важное медицинское значение. Например, изучение экспериментальных опухолей показывает, что во многих раковых клетках наблюдаются нарушения регуляции, приводящие к изменению пропорций при образовании ферментов (отсутствие их индукции или репрессии). Это подтверждает хорошо известное положение, согласно которому одним из фундаментальных признаков раковых клеток является нарушение системы генетического контроля. Или другой пример: некоторые онкогенные вирусы содержат ген, кодирующий тирозиновую протеинкиназу; когда эта киназа экспрессируется в клетках хозяина, она фосфорилирует многие белки и ферменты, которые в норме не фосфорилированы, что приводит к серьезным изменениям клеточного фенотипа. Изменения подобного характера, по-видимому, лежат в основе целой категории клеточных трансформаций, вызываемых онкогенными вирусами. И наконец, последняя из упомянутых выше областей биомедицины, связанная с действием лекарств: здесь мы тоже обнаруживаем множество примеров, свидетельствующих о важности процессов регуляции работы ферментов. В частности, известно, что введение некоторых лекарств приводит к усилению синтеза ряда ферментов (эти лекарства действуют как индукторы ферментов). Например, фенобарбитал приводит к значительному (в 3 - 5 раз) увеличению содержания микросомного фермента цитохрома , который играет центральную роль в метаболизме самого фенобарбитала и многих других лекарственных препаратов. Один из таких препаратов—варфарин, препятствующий свертыванию крови. Если больной принимает варфарин, а затем ему назначают фенобарбитал, то доза варфарина должна быть существенно увеличена, чтобы компенсировать его разрушение под действием индуцированного цитохрома Индукция ферментов — это один из важных биохимических механизмов взаимообусловленного действия лекарств, когда прием одного препарата сопровождается значительным изменением в метаболизме другого.