15.5 Is the Activity of Some Enzyme

15.5 Is the Activity of Some Enzymes Controlled by Both Allosteric Regulation and Covalent Modification? 465
inhibited. When cellular energy reserves are low (i.e., high [AMP] and low [ATP]
and [G-6-P]), glycogen catabolism is stimulated.
Glycogen phosphorylase conforms to the MWC model of allosteric transitions,
with the active form of the enzyme designated the R state and the inactive form de-
noted as the T state (Figure 15.15). Thus, AMP promotes the conversion to the ac-
tive R state, whereas ATP, glucose-6-P, and caffeine favor conversion to the inactive
T state.
X-ray diffraction studies of glycogen phosphorylase in the presence of allosteric ef-
fectors have revealed the molecular basis for the T34R conversion. Although the
structure of the central core of the phosphorylase subunits is identical in the T and R
states, a significant change occurs at the subunit interface between the T and R states.
This conformation change at the subunit interface is linked to a structural change at
the active site that is important for catalysis. In the T state, the negatively charged car-
boxyl group of Asp283 faces the active site, so binding of the anionic substrate phos-
phate is unfavorable. In the conversion to the R state, Asp283 is displaced from the ac-
tive site and replaced by Arg569. The exchange of negatively charged aspartate for
positively charged arginine at the active site provides a favorable binding site for phos-
phate anion. These allosteric controls serve as a mechanism for adjusting the activity of
glycogen phosphorylase to meet normal metabolic demands. However, in crisis situa-
tions in which abundant energy (ATP) is needed immediately, these controls can be
overridden by covalent modification of glycogen phosphorylase. Covalent modification
through phosphorylation of Ser14 in glycogen phosphorylase converts the enzyme from
a less active, allosterically regulated form (the b form) to a more active, allosterically un-
responsive form (the a form).
Inactive
adenylyl cyclase
Inactive
cAMP-dependent
protein kinase
Inactive
phosphorylase
kinase
Active
phosphorylase
kinase –
Active
cAMP-dependent
protein kinase
Active
adenylyl cyclase
cAMP
2
Hormone
P
P
Inactive
glycogen
phosphorylase b
Active
glycogen
phosphorylase a –
2 ADP
ADP ATP
ATP
ATP
FIGURE 15.17 The hormone-activated enzymatic cascade that leads
to activation of glycogen phosphorylase.
+
O O
O–
P
O–
–O
O–
O
P
O
P
O
O CH2
O
O OH
H
B
5'
4'
3' 2'
1'
O CH2
O
O OH
5'
3' O P
O–
O
O P
O
O–
P
O–
O–
O–
E
Adenine Adenine
Adenylyl cyclase
ATP 3',5'-Cyclic AMP
(cAMP)
Pyrophosphate
FIGURE 15.18 The adenylyl
cyclase reaction.The reaction is
driven forward by subsequent
hydrolysis of pyrophosphate
by the enzyme inorganic
pyrophosphatase.
FIGURE 15.16 The major conformational change that
occurs in the N-terminal residues upon phosphorylation
of Ser14. Ser14 is shown in red. N-terminal conformation
of unphosphorylated enzyme (phosphorylase b): yellow;
N-terminal conformation of phosphorylated enzyme
(phosphorylase a): cyan. (Molecular graphic created
from pdb id  8GPB and pdb id  1GPA.)

Kết quả (Việt) 1:

15.5 là các hoạt động của các enzym một số kiểm soát của cả hai Allosteric quy định và cộng hoá trị sửa đổi? 465ức chế. Khi tế bào năng lượng dự trữ được thấp (tức là, cao [AMP] và thấp [ATP]và [G-6-P]), glycogen catabolism được kích thích.Glycogen phosphorylase phù hợp với mô hình MWC của quá trình chuyển đổi allosteric,với hình thức hoạt động của enzyme tên bang R và hình thức không hoạt động de-được ghi nhận là nhà nước T (hình 15,15). Vì vậy, AMP khuyến khích việc chuyển đổi cho ac-hoạt động cùng R nhà nước, trong khi ATP, glucose-6-P, và caffein ưu tiên các chuyển đổi để các không hoạt độngT nhà nước.Các nghiên cứu nhiễu xạ tia x của glycogen phosphorylase sự hiện diện của allosteric ef-fectors đã tiết lộ cơ sở phân tử cho chuyển đổi T34R. Mặc dù cáccấu trúc của Trung tâm cốt lõi của phosphorylase subunits là giống hệt nhau trong T và Rtiểu bang, một sự thay đổi quan trọng xảy ra tại giao diện tiểu đơn vị giữa các tiểu bang T và R.Thay đổi này conformation tại giao diện tiểu đơn vị được liên kết với một sự thay đổi cấu trúc tạiTrang web đang hoạt động là quan trọng đối với xúc tác. Thuộc bang T, xe hơi tiêu cực tính-boxyl nhóm của Asp283 phải đối mặt với các trang web đang hoạt động, do đó ràng buộc của phos anion bề mặt-phate là bất lợi. Trong việc chuyển đổi sang trạng thái R, Asp283 được dời từ ac-Trang web hoạt động cùng và thay thế bởi Arg569. Trao đổi tiêu cực tính aspartate chotích cực tính arginine lúc hoạt động cung cấp một trang web thuận lợi ràng buộc cho phos-phate anion. Các điều khiển allosteric phục vụ như là một cơ chế để điều chỉnh hoạt động củaglycogen phosphorylase để đáp ứng nhu cầu trao đổi chất bình thường. Tuy nhiên, trong cuộc khủng hoảng situa-tions trong đó năng lượng phong phú (ATP) là cần thiết ngay lập tức, các điều khiển có thểghi đè bởi các sửa đổi cộng hoá trị của glycogen phosphorylase. Cộng hoá trị sửa đổithông qua phosphorylation của Ser14 ở glycogen phosphorylase chuyển đổi enzym từmột ít hoạt động, allosterically quy định hình thức (dạng b) để một hoạt động thêm, allosterically un-hình thức đáp ứng (trong một hình thức).Không hoạt độngadenylyl cyclaseKhông hoạt độngphụ thuộc vào trạiprotein kinaseKhông hoạt độngphosphorylase kinaseHoạt độngphosphorylase kinase –Hoạt độngphụ thuộc vào trạiprotein kinaseHoạt độngadenylyl cyclaseTrại2Nội tiết tốPPKhông hoạt độngglycogenphosphorylase bHoạt độngglycogen phosphorylase a-2 ADPADP ATPATPATPCon số 15.17 nội tiết tố kích hoạt enzym cascade dẫn để kích hoạt của glycogen phosphorylase.+O OO-PO--OO-OPOPOO CH2OO OHHB5'4'3' 2'1'O CH2OO OH5'3' O PO-OL 3OO-PO-O-O-EAdenine AdenineAdenylyl cyclaseATP 3', 5'-Cyclic AMP(trại)PyrophotphatCon số 15.18 adenylyl phản ứng cyclase. Phản ứnglái xe về phía trước của sau đóthủy phân pyrophotphat bởi enzym vô cơ pyrophosphatase.Con số 15.16 major conformational thay đổi màxảy ra trong dư lượng N-ga on phosphorylationcủa Ser14. Ser14 Hiển thị trong màu đỏ. N-ga conformationunphosphorylated enzyme (phosphorylase b): vàng;N-ga conformation của enzym phosphorylated(phosphorylase một): cyan. (Phân tử đồ họa tạo ratừ pdb id 8GPB và pdb id 1GPA.)