НПЦЮМХВЕЯЙХИ ПЮЯРБНПХРЕКЭ

WWW.DISTEDU.RU / 4. Прочность комплексов фермент-лиганд (оценка свободной энергии сорбции).Главная страницаСодержаниеЛЕКЦИИ ПО ЭНЗИМОЛОГИИЛекция 1. Принципы про...   1. Уровни организац...   2. Механизмы формир...   3. Внутриклеточная ...Лекция 2. Домены. Акти...   1. Домены и формиро...   2. Активный центр.   3. Фермент-субстрат...   4. Прочность компле...Лекция 3. Причины уско...   1. Причины ускорени...   2. Использование эн...Лекция 4. Молекулярные...   1. Гидрофобное взаи...   2. Электростатическ...   3. Стабилизация пер...Лекция 5. Механизм сбл...   1. Механизм сближен...   2. Оценка свободной...   3. Структурные и те...Лекция 6. Механизмы н...   1. Теория индуциров...   2. Концепции деформ...   3. Полифункциональн...   4. Механизм действи...   5. Заключение.Лекция 7. Специфичност...Лекция 8. Регуляция фе...   1. Типы регуляции. ...   2. Диссоциативная р...   3. Адсорбционная ре...   4. Регуляция ковале...   5. Регуляция ограни...Лекция 9. Аллостеричес...   1. Механизмы аллост...   2. Количественный а...Лекция 10. Диссоциатив...   1. Типы структур, о...   2. Характер распред...   3. Влияние специфич...   4. Скорость установ...   5. Динамическая мик...Лекция 11. Адсорбционн...   1. Физиологическая ...   2. Адсорбционный ме...   3. Физиологические ...   4. Сборка мультифер...4. Прочность комплексов фермент-лиганд (оценка свободной энергии сорбции).Сорбцию лиганда на ферменте (константа равновесия Кассоц ) Е + L E*L (2.1)с термодинамической точки зрения удобнее рассматривать как последовательный, состоящий из двух этапов процесс. Будем считать, что на первом этапе происходит сближение частиц, которое включает остановку лиганда L против центра сорбции фермента E с одновременным «замораживанием» вращения и некоторых колебательных степеней свободы. При этом система Е + L принимает состояние, близкое к переходному состоянию образования связи Е*L. На сближение частиц необходимо затратить свободную энергию, равную ΔGсближ. Лишь затем (уже в «собственном» акте сорбции, который в рамках данной модели условно можно рассматривать как «внутримолекулярный» процесс образования связи) может реализоваться выигрыш свободной энергии гидрофобного, электростатического или другого взаимодействия фермент-лиганд ΔGвнутрE*L. В итоге суммарное изменение свободной энергии процесса (2.1) ΔGассоц = - RTlnKассоц можно представить следующим образом:ΔGассоц = ΔGсближ + ΔGвнутрE*L (2.2)Для того чтобы оценить значение ΔGассоц, рассмотрим по отдельности каждый из членов правой части уравнения (2.2). Для оценки ΔGсближ примем, что эта величина определяется в первом приближении потерями энтропии связываемой молекулы. В этом случае энтропию сближения (ΔSсближ) просто оценить для комплексообразования с белком жесткой сферической молекулы. При некоторых допущения о стерическом факторе (ограничивающем площадь соприкосновения частиц и их вращательное движение) можно прийти к значениям -TΔSсближ ∼ 3-5 ккал/моль (12,6 - 21 кДж/моль) (при комнатной температуре). Если же связывание сопровождают существенные потери также и внутренних вращательных степеней свободы, ассоциация может стать по энтропии еще менее выгодной. Так, оценка энтропии ассоциации с белком линейного дианиона-НО3Аs - C6H4 - NHCO - C6H4 - CONH - C6H4 - AsO3H-с большим числом степеней свободы вращательного движения приводит к значению -TΔSсближ ~ 30 ккал/моль (126 кДж/моль). Потеря энтропии, сопровождающая включение в комплекс молекулы воды, была оценена в -TΔ Sсближ ~ 4 - 6 ккал/моль (16,8-25,2 кДж/моль). Экспериментальные значения согласуются в первом приближении с этими величинами. Комплексообразование аминокислотного субстрата с ферментом характеризуется величиной ΔGсближ ~ 2 - 4 ккал/моль (8,4 - 16,8 кДж/моль).Перейдем к оценке второго члена в правой части уравнения (2.2), полагая, что в простейшем случае реализуется лишь один тип взаимодействия между ферментом и сорбируемой молекулой (или ионом).Вклад гидрофобного взаимодействия в свободную энергию сорбции органической молекулы на ферменте можно оценить теоретически. Однако более плодотворными для оценки «прочности гидрофобной связи» оказались некоторые эмпирические критерии. В их основу положено представление, что образование комплекса белок-органический лиганд, возникающего в результате гидрофобных взаимодействий, можно рассматривать фактически как термодинамически выгодный перенос аполярной молекулы (или ее фрагмента) из воды в органическую фазу белка. Величина поверхности связываемой молекулы - это весьма частный критерий, поскольку на его основании нельзя сравнивать комплексующие свойства соединений, содержащих в молекуле различного рода полярные заместители. Недостаточным критерием гидрофобности ингибиторов или субстратов следует считать также и растворимость их в воде. Использование этой величины для сравнительного анализа констант ассоциации этих соединений с белками осложнено тем, что свободная энергия процесса растворения зависит от агрегатного состояния растворяемого соединения. Кроме того, отсутствие стандартной исходной среды при переходе лиганда из фазы чистого соединения в находящийся с ним в равновесии водный раствор затрудняет сопоставление комплексующих свойств соединений, резко различающихся по своим химическим или физическим свойствам.Перечисленных недостатков лишена экстракционная модель, с помощью которой сравнивают свободную энергию комплексообразования (ΔGассоц):E + R - L E*R - L (2.3)со свободной энергией модельного процесса переноса (экстракции) молекулы лиганда (или ее фрагмента R) из воды в органический растворитель ΔGэкстр или, соответcтвенно, ΔGэкстрR:(R-L)в воде (R-L)в орг р-ле(R-)в воде (R-)в орг р-ле (2.4)Фундаментальное свойство экстракционной модели, обусловленное самой природой гидрофобных взаимодействий, заключается в том, что часть свободной энергии переноса углеводородного фрагмента в молекуле L из воды в органический растворитель практически не зависит от природы растворителя. Это связано с тем, что главный вклад в эту величину вносит свободная энергия сольватации углеводородного фрагмента в воде. Так, например, независимо от природы органического растворителя свободная энергия переноса СН2 -группы из воды в органическую фазу составляет примерно 700 кал/моль (3000 Дж/моль). Приблизительно та же величина свободной энергии характеризует адсорбцию алифатических соединений на поверхности раздела фаз вода-масло или вода-воздух, адсорбцию их из водного раствора на поверхности ртутной капли или же процесс солюбилизации органических молекул мицеллами детергентов. Значение этого факта трудно переоценить, поскольку именно поэтому (пользуясь сопоставлением термодинамики гидрофобного взаимодействия белок-органический лиганд с аналогичными данными для модельных процессов) можно выявить, в принципе, специфические свойства структуры или «микросреды» гидрофобных полостей в белках. На рисунке 2. 4 представлены данные по сорбционной способности активного центра липоксигеназы.Рис 2.4. Линейная зависимость свободной энергии комплексообразования алифатических спиртов (ROH) c активным центром липоксигеназы от свободной энергии переноса группы R из воды в октанол: 1-метанол, 2-этанол, 3-изопропанол, 4-трет-бутанол, 5-н-пропанол, 6-втор-бутанол, 7-изобутанол, 8-н-бутанол, 9-пентанол, 10-изогексанол, 11-гексанол, 12-гептанол Видно, что между свободной энергией процессов комплексообразования (2.3) и экстракции фрагмента R (2.4) существует линейная зависимость ΔGассоц =χ ΔGэкстрR + const (2.5)где χ - коэффициент прямой пропорциональности. Физический смысл уравнения (2.5) состоит в том, что вклад, который вносит гидрофобная группа R в свободную энергию комплексообразования, пропорционален свободной энергии переноса этой группы из воды в органический растворитель. Иными словами, на основании уравнения (2.5) можно заключить, что механизм гидрофобного взаимодействия Е-L - это фактически экстракция гидрофобного фрагмента R в молекуле лиганда из воды в среду белка.Поскольку в ряду комплексующихся с ферментом соединений R-L, близких по структуре и молекулярному весу, величина ΔGсближ должна быть практически постоянной, то, исходя из уравнений (2.2) и (2.5), получимΔGвнутрE*RL ∼ χ ΔGэкстрR (2.6)Используя уравнение (2.6), можно оценить искомую величину ΔGвнутрE*RL, поскольку показатели гидрофобности лигандов ΔGэкстрR были измерены для огромного числа органических соединений, а значения χ также известны для многих ферментов. В случае липоксигеназы (рис.2.4) и ряда других ферментов (или белков) χ ~ 1. (Иногда χ <1. Это указывает на то, что в результате комплексообразования гидрофобная группа R погружается в среду белка далеко не полностью и частично сохраняет термодинамически невыгодный контакт с водой, или же сорбцию сопровождают неблагоприятные, с точки зрения термодинамики, конформационные изменения в структуре глобулы (возможно также и в молекуле лиганда)) Оценка, проведенная на основании этих данных для гидрофобного взаимодействия с белком, например боковой группы фенилаланина (С6Н5СН2 -), приводит к величине ΔGвнутрE*RL, равной почти - 4 ккал/моль.Величину электростатического взаимодействия между зарядами в поверхностном слое белка и ионными формами лиганда можно оценить, учитывая закон Кулона. Ограничимся приближением, при котором рассматривается притяжение двух единичных разноименных точечных зарядов, расположенных на расстоянии 10 Å друг от друга. Потенциальная энергия такого взаимодействия сильно зависит от диэлектрической проницаемости среды ε. Если в гидратированном поверхностном слое (при ε = 80, как в воде) ΔGвнутрE*RL составляет всего - 0,5 ккал/моль, то в условиях с низкой диэлектрической проницаемостью (ε < 10, что наблюдается в гидрофобных участках глобулы) величина ΔGвнутрE*RL должна принимать значения - (5-10) ккал/моль.Не менее существенный вклад в комплексообразование Е*L может внести и образование водородной связи между Е и L. В аполярной (неводной) среде энтальпия образования водородной связи принимает весьма высокие значения: -(4 - 8) ккал/моль.Из всего изложенного следует, что даже столь грубая оценка величины ΔGвнутрE*RL позволяет прийти к выводу, что силы взаимодействия между поверхностным слоем ферментной глобулы и органической молекулой или ионами вполне могут перекрыть (особенно при многоточечном взаимодействии Е-L) энтропийные потери, обусловленные необходимым сближением комплексующих агентов (ΔGсближ). Эксперимент подтверждает это представление, поскольку комплексообразование низкомолекулярных лигандов с белками характеризуется весьма высокими значениями констант ассоциации порядка 102 -105 л/моль, что соответствует величине ΔGассоц равной примерно - (3-7) ккал/моль или -(12,6-29,4) кДж/моль.В данной лекции использованы текст и рисунки из литературы: Березин И. В., Мартинек К. Основы физической химии ферментативного катализа.- М.: Высш. школа, 1977. - 280 с. Проблема белка. Том 2: Пространственное строение белка.- М.: Наука, 1996.- 480 с.Степанов В. М. Молекулярная биология. Структура и функции белков: Учеб. Для биол. спец. вузов/ Под ред. А. С. Спирина. - М.: Высш. шк., 1996. - 335 с.Фёршт Э. Структура и механизм действия ферментов. - М.: Мир, 1980. - 432 с.Финкельштейн А. В., Птицын О. Б. Физика белка: Курс лекций с цветными и стереоскопическими иллюстрациями. - М.: Книжный дом 'Университет', 2002.-376 с.Факультет медицинской биотехнологии УдГУ© 2003 Кожевникова О.В.Powered by swift.engine© 2003 MITTECПЮГДЕКШ ЩКЕЙРПХВЕЯЙХИ ОПНВМНЯРЭ 1Я АЧДФЕРХПНБЮМХЕ НРОСЯЙ ЙНМЕЖ 1000 УНКНДХКЭМХЙ ЙСКЕП 478 УЕМДЩ ЯНМЮРЮ ЖХЙКНМ АЮРЮПЕИМШИ ДНЯРЮБЙЮ ЮКЙНЦНКЭМШИ ЯРНОМШИ ОКЮЯРШПЭ РЕПЮОЕБРХВЕЯЙХИ ЦХДПНЛЮЯЯЮФ ОЕФН kiev apartaments service РНМХПНБЮМХЕ НЙНМ ЯЕПБХЯ ЮКЭТЮ КЮБЮКЭ НПЦЮМХВЕЯЙХИ ПЮЯРБНПХРЕКЭ РНМХПНБЙЮ ЯРЕЙНК МЮПЙНЛЮМХЪ ОНЛШРЭ ОНРНКНЙ ЮЯАЕЯР motorola v3i ЙСОХРЭ ЛМНЦНРЮПХТМШЕ ЩКЕЙРПНЯВЕРВХЙ ЛЕДХЙЮЛЕМРНГМШИ ОПЕПШБЮМХЕ АЕПЕЛЕММНЯРЭ ОПНТЕЯЯХНМЮКЭМШИ ОЯХУНКНЦ УНКНДХКЭМШИ ЖЕМРПЮКЭ РЕПЮОЕБРХВЕЯЙХИ ЦХДПНЛЮЯЯЮФ ЙСОХРЭ АКЕМДЕП ОПХПНДЮ НУНРЮ ЯПНВМШИ ОЕПЕБНД БШЯРЮБНВМШИ БХРПХМЮ РНЙНБШИ ЙКЕЫ ГЮЙЮГЮРЭ ЛХЙПНЮБРНАСЯ МЕЯРЮМДЮПРМШИ ЙНПНАЙЮ АЮУХКЮ ЖБЕР КЮЛХМЮРЮ ЙКЮЯЯ 32 ЙСКЕП 939 ЯХКСЩР ЯКХЛЕМД КХТР ФХКЮ ЙНЯРПНЛЮ РНМХПНБЮМХЕ ЯРЕЙКНОЮЙЕРНБ ЦЕПА ПТ ЙСОХРЭ АКХММХЖС ЩПНГХЪ ЬЕИЙЮ ЛЮРЙЮ ПЮЙ ЫХРНБХДМШИ ФЕКЕГЮ ПЕЬЕРЙЮ НЖХМЙНБЮММШИ БЕКЧЙЯ ЙСОХРЭ ЙНМБЕПРЕП ЛЮЦМХРМН-ЛЮПЙЕПМШЕ ДНЯЙЮ ЯСЬХКЭМШИ ЛЮЬХМЮ frigidaire ЙНМЖЕОЖХЪ ЯНБЕПЬЕМЯРБНБЮМХЕ ЯАШРЮ ГЮК ЮЩПНАХЙЮ НАНЦЮЫЕМХЕ ЙХЯКНПНДНЛ ЯКНЕМШИ ХГДЕКХЕ shell omala ЩКЕЙРПНХМЯРПСЛЕМР ЛЕРЮАН ДЕРЯЙХИ ЛХП wow БЮК ПЕДСЙРНП ОНБНПНР АХКЕР ГЮДНПМНБ ЙСОХРЭ АСЙЛЕЙЕПЯЙХИ КХМХЪ ЖЕМРП ОПНЙРНКНЦХЪ ЙСОХРЭ ЙНМДЕМЯЮРННРБНД ЯХКСЩР ЯКХЛЕМР КХТР НУНРЮ ОХПЮМЭЪ ОПНЦПЮЛЛЮ ЬХТПНБЮМХЕ ДЮММШИ ОНЯРЮБЙЮ РПНИМХЙ БХДЕНПЕЦХЯРПЮРНПШ ЙНЛМЮРМШИ ОЕПЕЦНПНДЙЮ ЯРХЛСКХПСЧЫХИ КНРЕПЕЪ ОЕПЕБНД ХРЮКЭЪМЯЙХИ ЯРХЛСКХПСЧЫХИ КНРЕПЕЪ ЙНПОНПЮРХБМШИ УПЮМХКХЫЕ ДЮММШИ ЯОХПКХ cad ЙСОХРЭ ПЮЙ ЙХЬЙЮ БХДЕНЯКНР АЮЦЕРМШИ ЛЮЯРЕПЯЙХИ ЯЕМЯНПМШИ ДХЯОКЕИ ХГЦНРНБКЕМХЕ ОКЕМЙЮ МЮПД ЯЙЮВЮРЭ ЯОЕЖНАСБЭ ОПНХГБНДХРЕКЭ kiev apartaments rent МЮДОХЯЭ ЙПСФНЙ УНКНДХКЭМХЙ ДЕЬЕБН ЙСКЭРСПЮ РЮМЦН ЩРМХВЕЯЙХИ ОЯХУНКНЦХЪ ЙНЯРПНЛЮ ЙНЛЛЕПВЕЯЙХИ ДНКНЛХР ЛНПНГХКЭМШИ КЮПЭ РЮМЦН ЙЩЬ НВЙХ ГЮЫХРМШИ УНКНДХКЭМХЙ АНЬ ДЕТЕЙРНЯЙНОХЪ ЯБЮПМНИ ЬБНБ ПНРЮЖХНММШИ rvg ХГЛЕПХРЕКЭ НЯБЕЫЕММНЯРЭ ЙСОХРЭ ПЮЯРПСА ХРЮКЭЪМЯЙХИ БХМЮ ДЕЬЕБШИ УНКНДХКЭМХЙ ЩЙЦ ЯЕПБХЯ СЙПЕОКЕМХЕ НРЙНЯ ДБСУРЮПХТМШЕ ЩКЕЙРПНЯВЕРВХЙ ЯАНПЫХЙ ДНКЦ АКХГНПСЙНЯРЭ ЖХЙКНМ ЖНК tag heuer ТКЮФНЙ МЮЯРНКЭМШИ ОПНТЕЯЯХНМЮКЭМШИ ОЯХУНКНЦ ОНДЬХОМХЙНБШИ СГЕК ЙНПОНПЮРХБМШИ ХМНЯРПЮММШИ ЮБХЮРЮЙЯХ ЦЮИЙНБЕПР ТЮЙСКЭРЕР ОЯХУНКНЦХЪ ЙАЕ БМЕЬМХИ ЮМРЕММЮ КХБМЕЯАНПМШЕ ПЕЬЕРЙЮ ТЕППНЛНКХАДЕМ ЮПНЛЮРМШИ ЛХП НТНПЛКЕМХЕ ЯБЮДЕА ГЮЙЮГЮРЭ НАЕД АЮМЙНБЯЙХИ ЯЕИТНБШЕ ЪВЕИЙЮ ЯКНЕМШИ ХГДЕКХЕ ОНДАНП УНКНДХКЭМШИ ЙЮЛЕПЮ ЙСОХРЭ СЯХКХРЕКЭ БШЛОЕК trinity hi-fi ОПНДЮФЮ ЙНТЕ РЕММХЯМШИ ПЮЙЕРЙЮ ЙХЯКНПНДМШИ ЙНМЖЕМРПЮРНП ОПЕДНУПЮМХРЕКЭ ОЙМ ЦМА ОНГХРХБМШИ ОЯХУНКНЦХЪ УНКНДХКЭМШИ ЖЕМРПЮКЭ АЮЙ МЮЙНОХРЕКЭ КЕВЕМХЕ ЦНКНБНЙПСФЕМХЕ УНЯЯЕ ЙЮПЕПЮЯ АХКЕР БПЕЛЪ ХБЮМНБН ЯКХЛЕМД КХТР ЙНМБЕИЕП ЬМЕЙНБШИ КХДН ОЕЙЮПМЪ АХНЩОХКЪЖХЪ ЙСОХРЭ ЬХПНЙНСЦНКЭМХЙ ЙНМБЕИЕП ЩРХЙЕРХПНБНВМШЕ ЛЮЬХМЮ ЬРЮЛОНБЙЮ ТЕИПБЕПЙ БЕВЕПХМЙЮ АЕЯОКЮРМШИ МЮПД БПЕЛЪ БКЮДХЛХП КХЯРНЦХАШ ЦНПЪВХИ НАЕД shell omala ДНЯРЮБЙЮ ДПНБ snr roulements ОЕЙЮПМЪ ЙСОХРЭ КНЛРЕПЕГЙС УНКНДХКЭМХЙ neff ПЮЯЯШКЙЮ ЙНППЕЯОНМДЕМЖХЪ АНКЕМ ЮКЙНЦНКХГЛНЛ ПНКЭ ЯРЮБЕМЭ ЯПНВМШИ ОЕПЕБНД ХГЛЕПХРЕКЭМШИ ЙНЛОКЕЙЯ Й2-79 ЯОЕЖНАСБЭ ПЕГЙЮ НФХПЕМХЕ ЙСКЕП БХМВЕЯРЕП hi-fi ЛСПЮМН ЯХКСЩР ЯКХЛЕМД КХТР ЩЛФЯ southpark КЮЙНЙПЮЯЙЮ ГЮЙЮГЮРЭ ТКЮЦ ДЕЬЕБШИ УНКНДХКЭМХЙ ЛСПЮМН БХДЕНЯКНР ЯРНОМШИ ОКЮЯРШПЭ ТКЮЦЬРНЙ АЮМЕПМНЦН ТКЮЦ nokia 3230 ЙСОХРЭ ВХККЕПШ ОНЙСОЙЮ ЙНЯРПНЛЮ ЩТХПМШИ ЮМРЕММЮ funke ХМБЕПРНП ЙКЕХРЭ 88 КЧЙЯ sikkens ЙПЮЯЙЮ ЙСКЕП ОПНЖЕЯЯНПМШИ ДЕРЯЙХИ ЦХМЕЙНКНЦ НПЦЮМХВЕЯЙХИ ПЮЯРБНПХРЕКЭ