Структуру комплекса ферментів ЦТК можна уявити у вигляді гексамеру з шести ідентичних асиметричних субодиниць. Кожна асиметрична субодиниця містить тетрамер транссукцинілази, по одній молекулі всіх останніх ферментів та якірний білок.
Загальний вигляд комплекса ферментів ЦТК показаний на рисунку . Розміри ферментів на схемі відповідають їх молекулярній масі. Комплекс “затиснутий” між протилежними поверхнями внутрішньої мембрани, при цьому до мембрани торкаються всі ферменти, за виключенням a-кетоглутаратдегідрогенази та аспартатамінотрансферази. В якості якірних білків, відповідних за зборку комплекса ферментів ЦТК на мембрані, виступають інтегральні білки внутрішньої мембрани мітохондрій, в тому числі сукцинатдегідрогеназа. Висота комплекса вздовж вісі третього порядку складає 20 нм, діаметр комплекса 50 нм. Молекулярна маса (без урахування сукцинатдегідрогенази) складає 8 МДа.
Отримані дані про те, що ферменти дикарбонової частини ЦТК разом з аспартатамінотрансферазою утворюють “швидкий кластер” ЦТК, який здатний функціонувати в обхід трикарбонової частини цикла. Структура метаболону, що описується, не протирічить цьому уявленню, оскільки ферменти “швидкого кластера” згруповані з нею разом, в той час як ферменти трикарбонової частини (цитратсинтаза, аконітаза та ізоцитратдегідрогеназа) знаходяться на периферії комплекса.
3.2. Асоціати ферментів гліколізу.
В еритроцитах комплекс ферментів гліколізу формується на внутрішній поверхні плазматичної мембрани. Роль якірного майданчика, що забезпечує фіксацію метаболона на мембрані еритроцитів, відіграє інтегральний мембрано-зв’язаний глікопротеїн з молекулярною масою 93 кДа, основною функцією якого є транспорт аніонів через мембрану еритроцитів – так званий білок смуги 3. Найбільш ймовірно, що в мембрані білок смуги 3 існує в гексамерній формі.
Очевидно, формування комплекса ферментів гліколізу на внутрішній поверхні мембрани еритроцитів починається з посадки найбільшого за розмірами фермента – 6-фосфофруктокінази. Білок смуги 3 здатний зв’язувати 6-фосфофруктокіназу, фруктозобісфосфат-альдолазу і гліцеральдегідфосфатдегідрогеназу. При цьому зв’язування фруктозобісфосфат-альдолази і гліцеральдегідфосфатдегідрогенази супроводжується повним зникненням каталітичної активності, а при зв’язуванні 6-фосфофруктокінази спостерігається зменшення чутливості фермента до інгібування високими концентраціями АТР і, як результат, збільшення каталітичної активності в області фізіологічних значень концентрації АТР. Ясно, що метаболони, формування яких починається з адсорбції фруктозобісфосфат-альдолази чи гліцеральдегідфосфатдегідрогенази, не можуть функціонувати потрібним чином. Логічно припустити, що першим етапом зборки повноцінного комплекса гліколітичних ферментів є адсорбція 6-фосфофруктокінази на олігомерах білка смуги 3.
Припускають, що стехіометрія зв’язування 6-фосфофруктокінази така: одна тетрамерна молекула фермента зв’язується димером білка смуги 3. Отже, гексамер білка смуги 3 повинен зв’язувати, таким чином, три молекули 6-фосфофруктокінази.
Відомо, що 6-фосфофруктокіназа еритроцитів здатна до самоасоціації, яка призводить до утворення асоціатів необмеженої кількості. Останні ферменти гліколізу схильності до самоасоціації не проявляють. Можна припустити, що центри асоціації в молекулі 6-фосфофруктокінази в фізіологічних умовах насичуються таким чином: один з центрів асоціації бере участь у посадці на димер білку смуги 3, а інший насичується фруктозобісфосфат-альдолазою, тобто ферментом, що каталізує стадію гліколіза, яка слідує за фосфофруктокіназною реакцією. Тример 6-фосфофруктокінази, фіксований на тримері димерів білку смуги 3, повинен приєднати три молекули фруктозобісфосфат-альдолази.
Молекула 6-фосфофруктокінази еритроцитів подібно м’язевому ферменту має тетрамерну структуру. Однак, на відміну від м’язевого фермента, побудованого з ідентичних субодиниць з молекулярною масою 85 кДа, фермент з еритроцитів містить одну субодиницю (М) м’язевого типу і три субодиниці (Е) з молекулярною масою 80кДа і з амінокислотним складом, що відрізняється від складу для субодиниць м’язевого типу. Тетрамер будови МЕ3 не має, очевидно, осей симетрії, і кількість молекул МЕ3, в метаболоні, що має вісь симетрії кратну n, буде дорівнювати величині n (в даному випадку n=3). Можливо, особливості субодиничної структури 6-фосфофруктокінази еритроцитів сприяють зборці в адсорбованому стані саме тримірної структури.
Гіпотетична структура комплексу гліколітичних ферментів, адсорбованого на внутрішній поверхні мембрани еритроцитів, показана на рисунку . Метаболон має вісь симетрії третього порядку, перпендикулярну до площини мембрани, і містить потрійний набір гліколітичних ферментів. Молекулярна маса комплекса складає 4,5 кДа. 6-фосфофруктокіназа на рисунку зображена еліпсоїдом обертання, розміри якого прийняті рівними розмірам м’язевої 6-фосфофруктокінази. Піруваткіназа також представлена еліпсоїдом обертання. Останні гліколітичні ферменти умовно зображені як сферичні частинки, розміри яких відповідають їх молекулярній масі.
Така структура є лише першим поверхом комплексу. Ферменти, що знаходяться на вершині зображеного комплексу (гліцерол-3-фосфатдегідрогеназа і тріозофосфатізомераза), є димерами, що побудовані з ідентичних субодиниць. Можна вважати, що комплекс здатний рости вздовж осі симетрії третього порядку. Ріст комплекса у площині, паралельній площині мембрани, буде блокуватися розташованою в центральній області комплекса мономерною фосфатгліцераткіназою. Симетрія двоповерхового комплексу буде відповідати точковій групі симетрії D3 аналогічно симетрії структури комплекса ферментів ЦТК. Двоповерховий комплекс містить шестикратний набір гліколітичних ферментів; мікрокомпартмент, що утворюється при зборці такого комплекса, складається з шести відсіків.
Фізіологічно виправданим є формування гліколітичного метаболону на м’язевих філаментах, оскільки таке розташування метаболону забезпечує поступання АТР, що продукується гліколітичною системою, на АТРазні активні центри, розташовані на головках молекули міозину. За підложку для формування комплексу ферментів гліколізу у м’язах служать молекули актину.
Тонкі і товсті нитки міофібрил, утворені переважно актином та міозином відповідно, виглядають у поперечному зрізі міофібрил упакованими в гексагональну решітку. Актинова нитка є подвійною спіраллю, утвореною глобулярними одиницями (молекулами G-актину), з періодом 36,5 нм. Міозинова нитка утворена дванадцятьма піднитками, упакованими вздовж основної осі нитки за гексагональним типом. Поперечний розріз нитки має вид трикутника з дев’ятю піднитями на поверхні і трьома в центрі. Розташування поперечних містків на поверхні міозинової нитки відповідає приблизно двозаходовій 6/1-спіралі.
Розташування комплексів гліколітичних ферментфів на м’язевих філаментах повинно бути, очевидно, таким, щоб воно не порушувало їх гексагональної упаковки. Це можливо лише в тому випадку, якщо комплекс формується таким чином, що він має вісь симетрії третього порядку, яка співпадає з осями актинової та міозинової ниток. Це підтверджується дослідами по вивченню адсорбційної ємності актину у відношенні гліколітичних ферментів, які показали, що кількість молекул фермента, які зв’язуються з мономерами актину, що укладаються в межах одного періоду спіралі, дорівнює трьом.
Завантажити реферат