Основы биохимии Том 1 - А. Ленинджер 1985

Биомолекулы
Ферменты
Нарушение каталитической активности ферментов может быть обусловлено мутациями

Известно много генетических болезней человека, при которых тот или иной фермент либо совсем неактивен, либо имеет какой-то дефект, затрагивающий его каталитическую или регуляторную функцию. При таких заболеваниях в полипептидных цепях «дефектного» фермента содержится одна или большее число «неправильных» аминокислот, появившихся в результате мутации участков ДНК, кодирующей этот фермент. Каталитическая активность фермента зависит не только от наличия определенных аминокислотных остатков в каталитическом и регуляторном центрах, но и от общей трехмерной структуры фермента. Поэтому замена одного аминокислотного остатка в каком-либо важном месте цепи может привести к изменению или даже к полной утрате каталитической активности фермента, подобно тому как замена всего лишь одного аминокислотного остатка в молекуле гемоглобина вызывает появление серповидноклеточного гемоглобина с нарушенной функцией (разд. 8.18). Если генетически измененный фермент входит в состав ферментной системы, катализирующей какой-нибудь центральный метаболический путь, то последствия такого изменения могут быть очень тяжелыми, вплоть до летальных нарушений метаболизма.

Некоторые из наиболее серьезных генетических заболеваний человека, вызванных нарушениями структуры того или иного фермента, приведены в табл. 9-8. Эти заболевания будут обсуждаться в последующих главах. Прилагается много усилий, чтобы предотвратить нежелательные последствия подобных генетических дефектов в ферментах. Один из испробованных подходов -это введение в организм нормальной, активной формы дефектного фермента, иммобилизованного в фильтрующей капсуле, вставленной в кровеносный сосуд. Использование такого метода позволяет надеяться, что метаболиты, накапливающиеся в организме вследствие какого-либо генетического дефекта, будут превращаться в нормальные продукты при прохождении крови через капсулу, содержащую активный фермент.

Таблица 9-8. Некоторые генетические заболевания, обусловленные дефектами определенных ферментов

Генетические изменения в ферментах не всегда приводят к вредным последствиям. Часто они проявляются в изменении второстепенных признаков организма, таких, как цвет глаз или волос (рис. 9-24). Иногда в результате какого-либо генетического нарушения фермент начинает функционировать более эффективно, что дает организму некоторое преимущество в борьбе за существование.

Рис. 9-24. Характерная окраска сиамских кошек-это результат генетических изменений фермента, ответственного за синтез темного пигмента шерсти; вследствие этого дефекта фермент активен только в более холодных частях тела.