сюжет Цоу

График Цоу — это графический метод определения количества и природы функциональных групп фермента, необходимых для его каталитической активности.

Теория метода Цоу

Цоу Чен-Лу ^{[ 1 ]} проанализировали связь между функциональными группами ферментов, необходимыми для их биологической активности, и потерей активности, возникающей при обработке фермента необратимым ингибитором. Предположим теперь, что существуют $n$ группы на каждой мономерной молекуле фермента, которые одинаково быстро реагируют с модифицирующим агентом, и $n_{\mathrm {essential} }$ из них необходимы для каталитической активности. После изменения среднего значения $n_{\mathrm {modified} }$ групп в каждой молекуле, вероятность того, что какая-либо конкретная группа была модифицирована, равна $n_{\mathrm {modified} }/n$ и вероятность того, что он останется неизмененным, равна $(1-n_{\mathrm {modified} })^{n_{\mathrm {essential} }}$ . Чтобы молекула фермента сохраняла активность, все ее $n_{\mathrm {essential} }$ существенные группы должны оставаться неизмененными, для чего вероятность равна $1-n_{\mathrm {modified} }/n$ . Фракция $f$ активности, оставшейся после модификации $n_{\mathrm {modified} }$ группы на молекулу должны быть

f=\left(1-{\dfrac {n_{\mathrm {modified} }}{n}}\right)^{n_{\mathrm {essential} }}

и так

f^{1/n_{\mathrm {essential} }}=1-{\dfrac {n_{\mathrm {modified} }}{n}}

Это означает, что сюжет $f^{1/n_{\mathrm {essential} }}$ против $n_{\mathrm {modified} }$ должна быть прямая линия. Поскольку значение $n_{\mathrm {essential} }$ изначально неизвестно, нужно нарисовать графики со значениями 1, 2, 3 и т. д., чтобы увидеть, какой из них дает прямую линию.

Как обсуждалось в оригинальной статье, этот анализ имеет различные сложности: ^{[ 1 ]} и, совсем недавно, в учебнике. ^{[ 2 ]}

Экспериментальные приложения

Несмотря на возможные возражения, план Цоу дал четкие результаты, когда его применили Патерсон и Ноулз. ^{[ 3 ]} инактивации пепсина тетрафторборатом триметилоксония ( реагент Меервейна ) — реагентом, модифицирующим карбоксильные остатки в белках. Из этого эксперимента они смогли сделать вывод, что три второстепенные группы модифицируются без потери активности, за которыми следуют две существенные группы — две, поскольку предполагается, что $n_{\mathrm {essential} }=2$ дали прямую линию на графике, тогда как значения 1 и 3 дали кривые с измененными в общей сложности 13 остатками, как показано на рисунке.

График Цоу также дал хорошие результаты с другими системами, такими как дегидрохиназа типа I из Salmonella typhi . ^{[ 4 ]} для которого модификации всего одной незаменимой группы диэтилпирокарбонатом было достаточно для инактивации фермента.

Альтернативный подход к тому же вопросу

Незадолго до того, как Цоу опубликовал свою статью ^{[ 1 ]} Уильям Рэй и Дэниел Кошланд описали другой способ исследования количества и природы групп фермента, необходимого для активности. ^{[ 5 ]} Их метод зависит от кинетических измерений и поэтому не может быть использован в тех случаях, когда модификация слишком быстрая для таких измерений, например, в случае пепсина. ^{[ 3 ]} обсуждалось выше, но оно полезным образом дополняет подход Цоу.

Предположим, что фермент имеет две группы $\mathrm {G_{1}}$ и $\mathrm {G_{2}}$ оба они необходимы для каталитической активности, поэтому, если какой-либо из них потерян, каталитическая активность также теряется. Если $\mathrm {G_{1}}$ превращается в неактивную форму в реакции первого порядка с константой скорости $k_{1}$ , и $\mathrm {G_{2}}$ инактивируется в реакции первого порядка с другой константой скорости $k_{2}$ , то оставшаяся активность $A$ спустя время $t$ подчиняется уравнению следующего вида:

A=A_{0}\exp {(-k_{1}t)}\exp {(-k_{2}t)}=A_{0}\exp {[-(k_{1}+k_{2})t]}=A_{0}\exp {(k_{\mathrm {inactivation} }t)}

в котором $A_{0}$ это ценность $A$ когда $t=0$ и $k_{\mathrm {inactivation} }=k_{1}+k_{2}$ — наблюдаемая константа скорости инактивации первого порядка, сумма констант скорости отдельных реакций. Уравнение можно очевидным образом распространить на случай, когда существенны более двух групп. Рэй и Кошланд также описали свойства, которые следует наблюдать, когда не все модифицированные группы являются существенными.

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Цоу, К.-Л. (1962). «Связь модификации функциональных групп белков с их биологической активностью. 1. Графический метод определения количества и типа незаменимых групп». Scientia Sinica . 11 : 1536–1538.
^ Корниш-Боуден, А. Основы кинетики ферментов (4-е изд.). Вайнхайм, Германия: Вили-Блэквелл. стр. 181–183. ISBN 978-3-527-33074-4 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Патерсон, АК; Ноулз, Дж. Р. «Количество каталитически необходимых карбоксильных групп в пепсине - модификация фермента фторборатом триметилоксония». Евро. Дж. Биохим . 31 (3): 510–517. дои : 10.1111/J.1432-1033.1972.Tb02559.X .
^ Мур, доктор медицинских наук; Хокинс, Арканзас; Чарльз, И.Г.; Дека, Р; Коггинс-младший; Купер, А; Келли, С.М.; Прайс, Северная Каролина (1993). «Характеристика дегидрохиназы типа I Salmonella typhi » . Биохим. Дж . 295 (1): 277–285. дои : 10.1042/Bj2950277 . ПМК 1134850 .
^ Рэй, У.Дж. младший; Кошланд, Д.Э. младший (1961). «Метод характеристики типа и количества групп, участвующих в действии ферментов». Ж. Биол. Хим . 236 (7): 1973–1979.

[tsou-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с Цоу, К.-Л. (1962). «Связь модификации функциональных групп белков с их биологической активностью. 1. Графический метод определения количества и типа незаменимых групп». Scientia Sinica . 11 : 1536–1538.

[2] Корниш-Боуден, А. Основы кинетики ферментов (4-е изд.). Вайнхайм, Германия: Вили-Блэквелл. стр. 181–183. ISBN 978-3-527-33074-4 .

[Paterson-3] Перейти обратно: ^а ^б Патерсон, АК; Ноулз, Дж. Р. «Количество каталитически необходимых карбоксильных групп в пепсине - модификация фермента фторборатом триметилоксония». Евро. Дж. Биохим . 31 (3): 510–517. дои : 10.1111/J.1432-1033.1972.Tb02559.X .

[4] Мур, доктор медицинских наук; Хокинс, Арканзас; Чарльз, И.Г.; Дека, Р; Коггинс-младший; Купер, А; Келли, С.М.; Прайс, Северная Каролина (1993). «Характеристика дегидрохиназы типа I Salmonella typhi » . Биохим. Дж . 295 (1): 277–285. дои : 10.1042/Bj2950277 . ПМК 1134850 .

[5] Рэй, У.Дж. младший; Кошланд, Д.Э. младший (1961). «Метод характеристики типа и количества групп, участвующих в действии ферментов». Ж. Биол. Хим . 236 (7): 1973–1979.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]