12.12. Глюкоза индуцирует большие конформационные изменения в гексокиназе

Рентгенокристаллографическое исследование дрожжевой гексокиназы показывает, что связывание глюкозы приводит к большим конформационным изменениям фермента. Молекула гексокиназы состоит из двух долей, которые сближаются при связывании глюкозы (рис. 12.13). Глюкоза вызывает поворот одной доли относительно другой на 12°. В результате ось полипептида сдвигается на 8 А. Щель между долями закрывается, и связанная глюкоза оказывается окруженной белком (кроме его 6-гидроксиметильной группы). Закрывание щели в гексокиназе служит ярким примером той роли, которую играет в механизме ферментативного действия индуцированное соответствие (разд. 6.8), впервые постулированное Кошландом (Koshland). Индуцированные глюкозой структурные изменения имеют важное значение, по-видимому, в двух отношениях. Во-первых, окружение глюкозы становится в значительно большей степени неполярным, что усиливает перенос фосфорильной группы от АТР. Во-вторых, обхватывание глюкозы гексокиназой создает неблагоприятные условия для участия в качестве субстрата реакции. Если бы гексокиназа имела жесткую структуру, молекула воды, заняв участок связывания -группы глюкозы, действовала бы на -фосфат АТР. Иными словами, «жесткая» киназа помимо киназной активности обладала бы также и активностью АТРазы. Эта нежелательная активность предотвращается благодаря тому, что ферментативная активность киназы проявляется лишь в том случае, если щель между долями фермента закрыта глюкозой. Мы видим здесь, как гибкость фермента способствует его специфичности. Интересно отметить, что в молекулах пируваткиназы, фосфоглицераткиназы и фосфофруктокиназы также имеются щели между долями, которые закрываются при связывании субстрата. Индуцируемое субстратом закрывание щели, рассмотренное здесь на примере гексокиназы, иллюстрирует наличие у всех киназ важного общего свойства.