К этому пути относятся:
1) частичный протеолиз
2) ассоциация – диссоциация
3) фосфорилирование - дефосфорилирование.
1)Частичный протеолиз.
Некоторые ферменты первоначально синтезируются в клетке в неактивной форме и, будучи секретированными из клетки, переходят в активную форму. Неактивный предшественник фермента называется проферментом, или зимогеном. Проферменты неактивны, так как в них не сформирован активный центр: аминокислотные остатки, его образующие, присутствуют, но они не расположены должным образом.
Активация профермента заключается в формировании активного центра фермента, которое происходит в результате отщепления участка полипептидной цепи, что приводит к изменению первичной структуры белка с одновременным изменением его трехмерной структуры:
профермент (активный центр не сформирован) ® активная форма фермента + пептид.
Синтез в форме неактивных проферментов является характерным свойством пищеварительных ферментов, а также ферментов системы свертывания крови и фибринолиза.
2)Ассоциация — диссоциация.
Некоторые ферменты-олигомеры могут изменять свою активность за счет ассоциации — диссоциации протомеров, входящих в их состав.
Например, фермент протеинкиназа является олигомером, состоящим из 4 протомеров двух типов: каталитического и регуляторного. В одном протомере находится активный центр, а в другом — регуляторный, который может связываться с цАМФ. В ассоциированном виде фермент неактивен, так как его активный центр закрыт регуляторной субъединицей, а в диссоциированном активный центр открывается и может реагировать с субстратом. Когда в клетке образуется цАМФ, то происходит его связывание с регуляторным центром, фермент диссоциирует на субъединицы, что приводит к его активации. При уменьшении концентрации цАМФ он покидает регуляторный центр, что вызывает объединение субъединиц (ассоциацию) и инактивацию фермента.
3)Фосфорилирование — дефосфорилирование.
Данный способ регулирования активности (принцип «включено — выключено») основан на изменении структуры фермента. Некоторые ферменты, присоединяя (процесс фосфорилирования) или отщепляя (процесс дефосфорилирования) остаток фосфорной кислоты, могут изменять свою активность. Фосфорилирование ферментов в клетке происходит под действием фермента протеинкиназы, когда он находится в активном состоянии. Остаток фосфорной кислоты чаще всего связывается с боковой группой остатков серина или треонина:
фермент — СН2ОН + АТФ ® фермент — СН2ОРО3Н2 + АДФ;
дефосфорилированная фосфорилированная форма
Если в клетке активна фосфатаза, то протекает противоположный процесс (дефосфорилирование):
фермент — СН2РО3Н2 + Н2О ® фермент — СН2ОН + Н3РО4;
фосфорилированная дефосфорилированная форма
В зависимости от природы фермента фосфорилирование может его активизировать или, наоборот, инактивировать.
Например, активность ферментов гликогенсинтазы (регуляторный фермент биосинтеза гликогена) и гликогенфосфорилазы (регуляторный фермент распада гликогена) регулируется путем фосфорилирования — дефосфорилирования. Природа данных ферментов такова, что фосфорилированная форма гликогенфосфорилазы активна («а»), а гликогенсинтазы — неактивна («b»). При дефосфорилировании их активность меняется на противоположную. Биологический смысл заключается в том, что когда происходит биосинтез гликогена, его распад ингибируется, и наоборот.