Коэффициент контроля (биохимия)
Факторы, отражающие влияние данной реакции на устойчивое состояние биохимической системы.

В биохимии коэффициенты управления [1] используются для описания того, насколько сильно данный шаг реакции влияет на поток или концентрацию видов в устойчивом состоянии . Это может быть достигнуто экспериментально путем изменения уровня экспрессии данного фермента и измерения полученных изменений в потоках и уровнях метаболитов . Теоретически любые наблюдаемые , такие как скорость роста или даже комбинации наблюдаемых, могут быть определены с помощью коэффициента управления; но коэффициенты управления потоком и концентрацией являются наиболее часто используемыми.

Самый простой способ рассматривать коэффициенты управления — это масштабированные производные изменения стационарного состояния наблюдаемой величины по отношению к изменению активности фермента ( e i для каждого вида i ). Например, коэффициенты управления потоком ( C Дже
я​, где J — скорость реакции) можно записать как:

С е я Дж. = г Дж. г е я е я Дж. = г вн ⁡ Дж. г вн ⁡ е я ≈ Дж. % е я % {\displaystyle C_{e_{i}}^{J}={\frac {dJ}{de_{i}}}{\frac {e_{i}}{J}}={\frac {d\ln J}{d\ln e_{i}}}\approx {\frac {J\%}{e_{i}\%}}}

в то время как коэффициенты контроля концентрации ( Cс дж
е я, где s j — концентрация вида j ) можно записать как:

С е я с дж = г с дж г е я е я с дж = г вн ⁡ с дж г вн ⁡ е я ≈ с дж % е я % {\displaystyle C_{e_{i}}^{s_{j}}={\frac {ds_{j}}{de_{i}}}{\frac {e_{i}}{s_{j}}}={\frac {d\ln s_{j}}{d\ln e_{i}}}\approx {\frac {s_{j}\%}{e_{i}\%}}}

Аппроксимация в процентах упрощает измерение коэффициентов управления и делает их более интуитивно понятными.

Коэффициенты управления могут иметь как отрицательные, так и положительные значения. Отрицательное значение указывает на то, что наблюдаемая величина уменьшается в результате изменения активности фермента.

Важно отметить, что коэффициенты контроля не являются фиксированными значениями, а будут меняться в зависимости от состояния пути или организма . Если организм переходит на новый источник питания, то коэффициенты контроля в пути изменятся. Таким образом, коэффициенты контроля образуют центральный компонент анализа метаболического контроля .

Формальное определение

Одной из критических замечаний к концепции коэффициента контроля, как определено выше, является то, что он зависит от описания относительно изменения активности фермента. Вместо этого, Берлинская школа [2] определила коэффициенты контроля в терминах изменений локальных скоростей, вызванных любым подходящим параметром, который может включать изменения уровней фермента или действие лекарств. Следовательно, более общее определение дается следующими выражениями:

С в я Дж. = ( г Дж. г п п Дж. ) / ( ∂ в я ∂ п п в я ) = г вн ⁡ Дж. г вн ⁡ в я {\displaystyle C_{v_{i}}^{J}=\left({\frac {dJ}{dp}}{\frac {p}{J}}\right){\bigg /}\left({\frac {\partial v_{i}}{\partial p}}{\frac {p}{v_{i}}}\right)={\frac {d\ln J}{d\ln v_{i}}}}

и коэффициенты контроля концентрации по

С в я с = ( г с г п п с ) / ( ∂ в я ∂ п п в я ) = г вн ⁡ с г вн ⁡ в я {\displaystyle C_{v_{i}}^{s}=\left({\frac {ds}{dp}}{\frac {p}{s}}\right){\bigg /}\left({\frac {\partial v_{i}}{\partial p}}{\frac {p}{v_{i}}}\right)={\frac {d\ln s}{d\ln v_{i}}}}

В приведенном выше выражении может быть любым удобным параметром. Например, лекарство, изменения в экспрессии фермента и т. д. Преимущество заключается в том, что коэффициент управления становится независимым от применяемого возмущения. Для коэффициентов управления, определенных в терминах изменений в экспрессии фермента, часто предполагается, что влияние на локальную скорость изменений в активности фермента пропорционально, так что: п {\displaystyle p}

С в я Х = С е я Х {\displaystyle C_{v_{i}}^{X}=C_{e_{i}}^{X}}

Связь с этапами, ограничивающими скорость

В обычном использовании лимитирующий или определяющий скорость шаг определяется как самый медленный шаг химической реакции, который определяет скорость (скорость), с которой протекает общая реакция. Коэффициенты контроля потока не измеряют этот тип ограничения скорости . Например, в линейной цепи реакций в стационарном состоянии все шаги несут один и тот же поток. То есть, нет медленного или быстрого шага относительно скорости или скорости реакции. [3] Коэффициент контроля потока, вместо этого, измеряет, насколько сильно данный шаг влияет на стационарный поток. Шаг с высоким коэффициентом контроля потока означает, что изменение активности шага (путем изменения уровня экспрессии фермента) будет иметь большое влияние на стационарный поток через путь и наоборот.

Исторически концепция лимитирующих скорость стадий также была связана с понятием главного шага. [4] Однако это вызвало много критики из-за неправильного понимания концепции стационарного состояния. [5]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Kacser, H; Burns, JA (1973). «Контроль потока». Симпозиумы Общества экспериментальной биологии . 27 : 65–104 . PMID  4148886.
  2. ^ Heinrich, Reinhart; Rapoport, Tom A. (февраль 1974). «Линейная стационарная обработка ферментативных цепей. Общие свойства, контроль и сила эффектора». European Journal of Biochemistry . 42 (1): 89–95 . doi : 10.1111/j.1432-1033.1974.tb03318.x . PMID  4830198.
  3. ^ Hearon, John Z. (1 октября 1952 г.). «Rate Behavior of Metabolic Systems». Physiological Reviews . 32 (4): 499– 523. doi :10.1152/physrev.1952.32.4.499. PMID  13003538.
  4. ^ Бертон, Алан С. (декабрь 1936 г.). «Основа принципа главной реакции в биологии». Журнал клеточной и сравнительной физиологии . 9 (1): 1– 14. doi :10.1002/jcp.1030090102.
  5. ^ Hearon, John Z. (сентябрь 1981 г.). «Переходные времена в ферментных и связанных ферментных системах». Mathematical Biosciences . 56 ( 1– 2): 129– 140. doi :10.1016/0025-5564(81)90031-6.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Контрольный_коэффициент_(биохимия)&oldid=1250988343"