Регуляция активности ферментов
Поскольку все протекающие в клетке метаболические реакции катализируются ферментами, то пути и механизмы управления метаболизмом сводятся к регуляции уровней метаболитов или активности ферментов. В целом регуляция активности ферментов обеспечивается взаимодействием генных, метаболических (энергетических и трофических), нервных, гормональных и иммунных реакций, а также с помощью огромного количества нервных окончаний (синапсов) в органах и тканях и клеточных рецепторов, реагирующих на действие постоянно поступающих к ним сигнальных молекул (нейромедиаторы, гормоны, факторы транскрипции и т.д.).
В первую очередь эффективность регуляции метаболизма зависит от адекватного питания и трофики отдельных клеток и целого организма, а также активности (интенсивности) происходящего в них обмена веществ. Цель такой регуляции заключается в поддержании баланса между химическими реакциями в системе «синтез-распад» (см. главу 7).
Возникает вопрос: какие ферменты метаболического пути следует регулировать? Ответ давно известен - ферменты, расположенные в стратегически важных местах: на необратимой стадии в целом обратимого процесса.
Стратегический пункт контроля - это, как правило, первый фермент метаболического пути.
В качестве примера следует привести ранее рассмотренную первую обратимую реакцию синтеза пуриновых нуклеотидов, которую катализирует ФРПФ-синтетаза, ингибируемая АМР, АDР, GМР и СМР. Затем образуется 5-фосфорибозиламин и далее следует каскад из 9 реакций, завершающихся сборкой пуринового нуклеотида, содержащего гипоксантин - молекулу инозиновой кислоты, которая преобразуется либо в аденин, либо в гуанин.
Другой пример - регуляция через обратную связь (ингибирование конечным продуктом).