6.18. Последовательный механизм аллосгерического взаимодействия

Аллостерические взаимодействия можно описать также с помощью модели последовательного механизма, разработанной Даниелем Кошландом (D. Koshiand). В основу модели в простейшем случае положены три постулата.

1. Каждая субъединица может существовать в одном из двух возможных конформационных состояний или

2. Связывание субстрата изменяет форму той субъединицы, к которой он присоединяется. Конформация другой субъединицы при этом существенно не меняется.

3. Конформационные изменения, вызванные связыванием субстрата на одной субъединице, могут увеличивать или уменьшать сродство к субстрату другой субъединицы той же молекулы фермента.

Согласно модели последовательного механизма процесс связывания субстрата аллостерическим ферментом протекает так, как показано на рис. 6.24. Связывание является кооперативным, если -формы сродство к субстрату выше, чем у ТТ-формы.

Модель простого последовательного механизма взаимодействия отличается от модели согласованного механизма в нескольких отношениях. Во-первых, модель последовательного механизма не предполагает равновесия между и -формами в отсутствие субстрата. Напротив, присоединение субстрата индуцирует переход от к Во-вторых, конформационный переход от к R в разных субъединицах фермента происходит не согласованно, а последовательно. Гибридной форме отводится важная роль в модели последовательного механизма. В модели согласованного механизма наличие гибридной формы исключается. Эта модель исходит из важной роли симметрии во взаимодействии субъединиц в олигомерных белках и потому предполагает ее сохранение при аллостерических переходах. Модель же последовательного механизма, напротив, построена на предположении, что субъединицы могут взаимодействовать, даже если они находятся в разных конформационных формах.

Рис. 6.24. Модель последовательного механизма кооперативного связывания субстрата аллостерическим ферментом. Свободный активный центр -формы обладает большим сродством к субстрату, чем активные центры ТТ-формы.

Наконец, различие заключается также и в том, что в случае согласованного механизма гомотропные взаимодействия всегда должны быть положительными, тогда как в случае последовательного механизма они могут быть либо положительными, либо отрицательными. Будет ли вторая молекула субстрата связываться с ферментом более или же менее прочно, чем первая, зависит от природы структурных переходов, вызванных присоединением первой молекулы субстрата.

Какая из моделей правильна? Для одних аллостерических белков хорошо подходит модель согласованного механизма, тогда как для других, по-видимому, применима модель последовательного механизма. Однако существует группа аллостерических

белков, к которым неприменимы обе модели. Предполагается, что эти белки имеют не два и а более конформационных состояния. Соответственно для описания аллостерических свойств таких белков требуются более сложные модели.