Гормональная индукция ферментов

Содержание ПЛФ в почках крыс снижается после кастрации и восстанавливается после введения животным тестостерона.

Активность пиридоксалькиназы, которая широко распространена в тканях и не лимитирует скорости фосфорилирования пиридоксина и его производных, не меняется пи после кастрации, ни после введения тестостерона. В отличие от этого активность другого фермента -- пиридоксинфосфатоксидазы -- снижалась при кастрации и повышалась после введения тестостерона. Из этого следует, что аидрогены контролируют синтез ПЛФ в почках через посредство влияния на активность пиридоксинфосфатоксидазы. Аналогичное увеличение активности этого же фермента и количества ПЛФ в печени животных наблюдали после введения гонадотропных гормонов гипофиза.

Поскольку в обмене ПЛФ участвует ФМН, являющийся коферментом пиридоксинфосфатоксидазы, была сделана попытка связать роль андрогенов с их влиянием на ФМН. Интактным и кастрированным крысам вводили внутрибрюшинно ФМН по 100 мкг/100 г массы за 4 ч до опыта; часть животных одновременно получала по 1 мг/100 г массы тестостерона за 2 ч до введения ФМН. Оказалось, что ФМН значительно и достоверно повышал содержание ПЛФ и активность пиридоксипфосфатоксидазы в почках интактных крыс; у кастрированных крыс такой эффект получили лишь при совместном введении ФМН и тестостерона. Пуромицин не снимал действия ФМН. Таким образом, эти данные представляют пример кофакторной индукции пиридоксипфосфатоксидазы в почках, в результате чего увеличивается количество ПЛФ. В этой индукции каким-то образом участвует тестостерон; возможно, он влияет на связыванием ЦМГЙ с апоферментом пиридоксинфосфатоксидазы.

Таблица 31 - Влияние кастрации и введения тестостерона на содержание ПЛФ и активность ферментов его синтеза в почках крыс

Интересные данные получены также в отношении гормональной регуляции синтеза других флавиновых кофер-ментов, к которым относится уже упоминавшийся ФМН. Флавинсодержащие ферменты катализируют многие реакции биологического окисления. Ko-ферментами флавопротеидов являются ФМН и ФАД. Оба эти кофермента образуются в организме из рибофлавина:

Поскольку окислительные реакции в организме зависят от функции щитовидной железы, то естественно, что гормоны щитовидной железы могут контролировать активность окислительных ферментов путем влияния не только на синтез белковой части этих ферментов, но и их коферментов.

Удаление щитовидной железы у крыс приводило к снижению содержания ФАД в печени до 66% контрольного уровня; если таких животных содержали на Вг-недостаточном рационе, то количество ФАД снижалось еще более заметно и составляло всего 40% нормы. Изменения концентрации ФМН были сходными. Введение трийодтиронина или тироксина восстанавливало нормальное содержание ФМН и ФАД в печени тиреоид-эктомированных крыс.

На основании этих данных Rivlin предложил гипотезу о роли гормонов щитовидной железы в регуляции активности флавиновых ферментов.

Согласно этой гипотезе, гормоны щитовидной железы действуют двумя путями: 1) ускоряют синтез белкового компонента флавопротеида; 2) ускоряют синтез ФМН и ФАД.

Важным подтверждением этой гипотезы является тот факт, что активность флавокиназы резко снижается при гипотиреозе и возрастает после введения гормонов щитовидной железы в физиологических дозировках.

Рассмотренные данные свидетельствуют о том, что синтез коферментов также может быть объектом гормональной регуляции.

14 Влияние гормонов на насыщение апофермента коферментом

Активность фермента, имеющего в своем составе кофермент, зависит не только от количества обоих компонентов этого сложного белка, но и от степени насыщения апофермента коферментом. Когда количество апофермента сравнительно невелико, а кофермент присутствует в избытке, весь фермент будет полностью насыщен коферментом. Это видно на примере триптофаноксигеназы в печени крыс различного возраста.

До 15-го дня жизни животных весь фермент насыщен коферментом; в более поздние сроки и у взрослых животных количество апофермента значительно возрастает, но доля холофермента остается примерно такой же, как в период от 15-го до 20-го дня жизни.

Определение активности ферментов, кофактором которых является ПЛФ, без добавления и после добавления

ПЛФ в среду инкубации позволяет судить об эндогенной активности данного фермента и о стимулированной ПЛФ-активности. На рис. 27 приведены данные об активности треонин-дегидратазы, определяемой без добавления ПЛФ и с добавлением ПЛФ в среду инкубации.

В печени интактных животных эндогенная активность треонин-дегидратазы значительно ниже стимулируемой ПЛФ; после индукции кортизоном это различие выражено слабее. У адреналэктомированных крыс активность фермента очень низка, но кортизоновая индукция вызывает резкое 'увеличение активности, особенно эндогенной. Интересные данные получены Yuwiler и др. относительно кортизоловой индукции тирозин-амииотрансферазы в печени крыс с экспериментальным В₆-авитаминозом. У этих животных эндогенная активность фермента, как и следовало ожидать, была значительно ниже нормы; в присутствии ПЛФ активность оставалась практически такой же, как в контроле, но кортизоловая индукция была снижена как в отношении эндогенной, так и в отношении стимулированной ПЛФ-активности.

Вероятно, при гормонально обусловленной стимуляции ферментативной активности не только возрастает синтез белковой части, но изменяются также взаимоотношения апофермента с кофактором. Поскольку гормоны могут влиять и на синтез кофермента, то возможно перераспределение кофермента между несколькими апофермеитами, синтез которых может по-разному изменяться от введения гормонов. На такую возможность указывают Lefauconnier и др., исследовавшие активность нескольких ПЛФ-зависимых ферментов б печени крыс после введения кортизола.

Относительно возможности прямого взаимодействия гормонов с коферментами известно очень мало. В качестве примера можно привести данные Horvath относительно серин-дегидратазы.

Активность этого фермента в печени крыс, получавших по 10 мкг L-тироксина в течение 15 дней, снижалась до 40% от нормы; этого снижения не было, если вместе с тироксином животным вводили пиридоксин. Аналогичные данные были получены in vitro.

Как видно из данных табл., тироксин тормозит активность серин-дегидратазы, а ПЛФ снимает это торможение. Разумеется, in vivo взаимосвязь эффектов гормона и кофермента значительно сложнее, но все же нельзя исключить возможность прямого взаимодействия. В модельных опытах показано образование комплексов стероидных гормонов с компонентами коферментов, содержащих пуриновое ядро.

Многие ферменты содержат в своем составе не только белковый, но и низкомолекулярный компонент, необходимый для активности системы в целом. Поэтому регуляция синтеза коферментов, содержания их в тканях и влияние на связь кофермента с белковой частью фермента может быть одним из звеньев гормональной регуляции активности ферментов.

Такая возможность показана в отношении влияния ряда гормонов на синтез и содержание в тканях некоторых коферментов -- пиридин-нуклеотидов, флавиннуклеотидов, ПЛФ. По всей вероятности, под гормональным контролем может находиться и связывание апофермента с коферментом, обеспечивающее активное состояние ферментной системы в целом.

Эта область гормональной регуляции исследована относительно мало, но значение ее велико, особенно в связи с широким применением препаратов гормонов и коферментов, а нередко и их комплексов для лечения ряда заболеваний.

Что касается непосредственного функционирования гормонов в качестве коферментов или прямых участников ферментативных реакций, то такая возможность либо имеет ограниченный характер, либо отсутствует совсем.

Размещено на Allbest.ru