ТЕОРІЯ КОНТРОЛЮ МЕТАБОЛІЗМУ

Розроблена для оцінки стану складних метаболічних мереж, теорія контролю (управління) метаболізму являє собою спеціально розроблений математичний апарат для дослідження регуляторних властивостей поліферментних метаболічних систем, в яких метаболічні інтермедіати виступають нс тільки як учасники стадій хімічного перетворення, але і як регулятори окремих ферментів. Основні результати в сучасній теорії контролю метаболізму отримані англійськими (Kacscr H. r Burns J. А.) і німецькими (Heinrich R., Rapoport Т. А.) дослідниками. Істотний внесок у розробку математичних основ цієї теорії внесли російські вчені В. ТТ. Холоденко і О. В. Дьомін.

Регуляторні властивості метаболічних систем проявляються в їх здатності координовано змінювати величини потоків і концентрацій речовин в умовах, що змінюються середовища, так, щоб в клітці підтримувалося стаціонарний стан з мінімальними відхиленнями від норми концентрацій ключових метаболітів. У ранніх роботах передбачалося, що вирішальна роль в управлінні системою належить одному єдиному ланці (наприклад, вводилися поняття регуляторного ферменту, схильного ефекторного впливу, «вузького місця» - ферменту з низькою каталітичною активністю, лімітує потік речовин за метаболічним шляху і т. П.) .

Подальше поглиблення уявлень про функціонування метаболічних мереж показало, що регуляторні властивості притаманні метаболічної системі як цілому і виникають завдяки взаємодії і узгодженому функціонуванню всіх ланок системи.

В рамках теорії контролю метаболізму опис регуляції в метаболічної системі ведеться на мові спеціальних кількісних характеристик - системних і локальних показників регуляції. Основні системні показники - коефіцієнти управління - характеризують вклади окремих ферментів, а також зовнішніх параметрів, в управління системними змінними - стаціонарними метаболічними потоками і концентраціями.

Коефіцієнт управління ферменту Ei щодо потоку J визначається виразом:

Коефіцієнт управління ферменту Ei щодо метаболіту Xk представляється у вигляді:

Локальні показники (коефіцієнти еластичності) описують кінетичні властивості окремих функціональних ланок системи - ферментативних реакцій. Коефіцієнт еластичності ферменту Е щодо метаболіту Хк описує відгук швидкості г-й реакції г, на зміну концентрації даного метаболіти:

З моменту виникнення теорія метаболічного контролю безпосередньо пов'язана з експериментальними дослідженнями, присвяченими прямим вимірам кількісних показників регуляції в різних метаболічних системах [9, 12].

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >