Термином «активация фермента» обозначают повышение каталитической эффективности и без того активного энзима. Типичный пример - активация амилазы слюны ионами СГ. Часто активаторами выступают ионы металлов (Са2+, Mg2+, Мп2+, К* и другие). Очень важно, что некоторые метаболиты обладают способностью обратимо активировать тот или иной фермент собственного организма, становясь участниками регуляции биохимических процессов. Важнейшие из конкретных примеров будут рассмотрены в последующих главах при изложении основных путей метаболизма.
Действие активирующих веществ обычно обратимо, и для их оценки используют в принципе те же приемы, которые описаны выше применительно к обратимым ингибиторам. Только вместо равновесных констант угнетения (К*) обратимые активаторы характеризуются аналогичными константами активации (Ка). Следует, однако, отметить, что кинетика Михаэлиса-Ментен не всегда применима к активаторам ферментов, и тогда требуются иные, более сложные подходы.
Не так давно установлено, что ковалентные преобразования фермента тоже могут вызывать его активацию. Например, внедрение фосфатной группы, осуществляемое протеин- киназой, или удаление таковой из ранее фос- форилированного фермента под действием соответствующей фосфатазы (см. раздел 2.2.3). Природа широко использует такие реакции для управления интенсивностью и направлением метаболических процессов. В частности, рас- пвд гликогена в клетках катализирует глико- генфосфорилаза. Димерная форма этого фермента {фосфорилаза Ъ) малоактивна. Присоединение фосфатной группы к каждой из субъединиц (катализируемое киназой фосфорила- зы) вызывает их ассоциацию с образованием тетрамера {фосфорилаза а), обладающего гораздо более высокой активностью (обратный процесс - возврат к малоактивной форме фос- форилазы Ь - происходит под действием фосфатазы фосфорилазы, гидролитически отщепляющей фосфатные группы). Напротив, глико- генсинтетаза, которая катализирует необратимую стадию процесса биосинтеза гликогена, становится малоактивной после присоединения фосфатной группы (осуществляемого киназой гликогенсинтетазы), но возвращается в более активную форму при удалении этой группы фосфатазой гликогенсинтетазы. Самое интересное заключается в том, что обе протеинки- назы активируются аденилатциклазной системой, управляемой через Рг-адренорецепторы (см. раздел 2.2.3). Значит, возбуждение этих рецепторов (например, адреналином) не только ведет к усилению распада гликогена в клетках, но и попутно тормозит его биосинтез. Тем самым обеспечивается настолько резкое смещение баланса этих процессов, что возникает эффект «переключения» с одной направленности метаболизма (биосинтетические процессы, — анаболизм) на противоположную (процессы распада веществ — катаболизм).
В последнее время термин «активация фермента» стали применять и в совсем ином смысле, обозначая им образование активной формы энзима из неактивного предшественника. Обычно речь идет о превращении профермента (зимогена) в «готовый» фермент, которое осуществляется путем ограниченного протеолиза (см. раздел 2.6.2). По существу, оно является последней «ступенькой» процессинга
заключительного этапа в биогенезе белковой молекулы фермента. Об «активации» при этом можно говорить, чтобы подчеркнуть факт появления зрелого фермента не в месте его биосинтеза в клетке, а в зоне применения (для пищеварительных ферментов - просвет желудочно-кишечного тракта) либо в период востребования (для ферментов свертывания крови - момент его инициации).