Ominaistentsyymien ominaisuudet, toimintamekanismit, esimerkit

Eräs Alosterinen entsyymi (Kreikkalaisesta: Allo, erilaiset + stereot, kolmen dimensioinen tila) on proteiini, jossa topografisesti erilaisten kohtien välillä tuotetaan epäsuoria vuorovaikutuksia substraattien ja säätelymolekyylien liitoksi (ligandit).

Toisen efektoriligandin liitto (tai moduloiva ligandi) vaikuttaa ligandin ligandiin tiettyyn alueelle toiseen entsyymin erilaiseen (alosteriseen) kohtaan. Tätä kutsutaan alesterisiksi vuorovaikutuksiksi tai yhteistyövuorovaikutuksiksi.

Esimerkki entsyymistä. Lähde: Thomas Shafee [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0)]

Kun efektoriligandi lisää toisen ligandin liigan affiniteettia entsyymiin, osuuskunta on positiivinen. Kun affiniteetti vähentää osuuskuntaa, on negatiivinen. Jos kaksi yhtä suurta ligandia osallistuu yhteistyövuorovaikutukseen, vaikutus on homotrooppinen ja jos kaksi ligandia ovat erilaisia, vaikutus on heterotrooppinen.

Osuuskuntien vuorovaikutus tuottaa palautuvia muutoksia entsyymin molekyylirakenteessa tertiäärisen ja kvaternäärisen rakenteen tasolla. Nämä muutokset tunnetaan konformaatiomuutoksina.

[TOC]

Historia

Eläestisen vuorovaikutuksen käsite syntyi yli 50 vuotta sitten. Se on kehittynyt ajan myötä, nimittäin:

-Vuonna 1903 havaittiin happea hemoglobiinin sigmoidinen käyrä.

-Vuonna 1910 O: n liiton sigmoidinen käyrä₂ Hillin yhtälö kuvasi hemoglobiinia matemaattisesti.

-Vuonna 1954 Novick ja Szilard osoittivat, että metabolisen reitin alussa sijaitseva entsyymi esti tämän reitin lopputuote, joka tunnetaan nimellä negatiivinen palaute.

-In 1956, Umbarger discovered that L-Treonine heartbreak, the first enzyme of the Biosynthesis of L-Isoleucine, was inhibited by L-Isoleucine, and that it did not exhibit a typical kinetics of Michaelis -mente with a hyperbolic curve, but that had sigmoidinen käyrä.

-Vuonna 1963 Perutz et ai., He löysivät X -rytmit konformaatiomuutokset hemoglobiinin rakenteeseen sitoutuessaan happea. Monod ja Jaakob nimittivät sääntelypaikat "alesteerisiksi kohteiksi".

-Vuonna 1965 Monod, Wyman ja Changeux ehdottavat symmetristä mallia tai MWC -mallia (Monodin, Wymanin ja Conchexin alkuperäiset kirjaimet) selittämään aleshiac -vuorovaikutukset.

-Vuonna 1966 Koshland, Nemethy ja Filmer ehdottavat peräkkäistä tai indusoitua kytkentämallia tai KNF -mallia selittämään alesteeriset vuorovaikutukset.

-Vuonna 1988 transcarbamilasa -aspartaatin X -rakenne osoitti Monodin, Wymanin ja Checteruxin postittaman symmetrisen mallin.

-1990 -luvulla mutaatiot, kovalenttiset modifikaatiot ja pH -muutokset pidettiin alosteerisinä efektoreina.

-Vuonna 1996 X -radarakenne Lac Osoitettu siirtymät.

Toimintamekanismit ja esimerkit

-Alosterisen säätelyn MWC- ja KNF -mallien ominaisuudet

MWC -malli

Alkuperäinen MWC -mallihypoteesi ehdotti seuraavaa (Monod, Wyman, Changex, 1965)

Voi palvella sinua: Entre Ríosin kasvisto ja eläimistö: edustavat lajit

Alosteeriset proteiinit ovat oligomeerejä, jotka muodostuvat symmetrisesti sukulaisista protomeereistä. Protomeerit koostuvat alayksiköistä tai polypeptidiketjuista.

Oligomeereissä on ainakin kaksi konformaatiotilaa (R ja T). Molemmat valtiot (kvaternäärisen rakenteen) luovat spontaanisti tasapainon, linkittämisen kanssa tai ilman sitä.

Kun siirtyminen tilasta toiseen tapahtuu, symmetria säilyy ja sivuston (tai useiden) määritetyn kohdan affiniteetti ligandia muuttuu.

Tällä tavalla Ligandos -yhteistyöliitto jatkuu alayksiköiden välisessä yhteistyövuorovaikutuksessa.

KNF -malli

KNF -mallihypoteesi ehdotti seuraavaa (Koshland, Nemethy, Filmer, 1966): Sidontaliitto tuottaa muutoksen alayksikön tertiäärisessä rakenteessa. Tämä konformaation muutos vaikuttaa naapurimaiden alayksiköihin.

Proteiiniligandia sitova affiniteetti riippuu yhdessä pitävien ligandien lukumäärästä. Siksi esteerisillä proteiineilla on useita konformaatiotiloja, jotka sisältävät välitilat.

Viimeisen viiden vuosikymmenen aikana MWC- ja KNF -mallit on arvioitu biokemiallisilla ja rakenteellisilla tutkimuksilla. Osoitettiin, että lukuisat aleshialiset proteiinit, mukaan lukien entsyymit, ovat MWC -mallissa ehdotettuja, vaikkakin on olemassa poikkeuksia.

MWC -malli ja alesteriset entsyymit (tai säätelevät entsyymit)

Alosteeriset entsyymit ovat usein suurempia ja monimutkaisempia kuin ei -alesthere -entsyymit. Transkarbamilasi-aspartaatti (aspcarbamilasa tai atcasa) ja fosfofructona-1 (PFK-1) ovat klassisia esimerkkejä aleshiallisista entsyymeistä, jotka täyttävät MWC-mallia.

ATCASA JA. koli

ATCASA katalysoi pyrimidiininukleotidibiosynteesin (CTP ja UTP) ensimmäisen reaktion ja käyttää ASP: tä substraattina. ATCASA: n rakenne koostuu katalyyttisistä ja sääntely -alayksiköistä. Atcasalla on kaksi konformaatiotilaa r ja t. Symmetria näiden kahden tilan välillä säilyy.

ATCASA: n kinetiikka (ATCA: n alkuperäinen nopeus. Tämä osoittaa, että ATCASA: lla on yhteistyökäyttö.

CTP -palaute estää ATCASA: ta. ATCASA: n sigmoidinen käyrä CTP: n läsnä ollessa on ATCA: n sigmoidikäyrän oikealla puolella. Michaelis-Mind-vakio-arvon nousu (K -k -_m-A.

Eli CTP: n läsnä ollessa ATCAV_Max), Verrattuna ATCASA: hon CTP: n puuttuessa.

Se voi palvella sinua: granulopoyesis: ominaisuudet, hematologia, vaiheet ja tekijät

Yhteenvetona voidaan todeta. Tätä käyttäytymistä kutsutaan negatiiviseksi yhteistyöhön.

PFK-1

PFK-1 katalysoi glykolyysireitin kolmannen reaktion. Tämä reaktio koostuu fosfaattiryhmän siirrosta ATP: stä 6-fosfaattifruktoosiin. PFK-1: n rakenne on tetrametri, jolla on kaksi konformaatiotilaa R ja T. Symmetria näiden kahden tilan välillä säilyy.

PFK-1: n kinetiikka (alkuperäinen nopeus eri pitoisuuksilla 6-fosfaattifruktoosia) on sigmoidinen käyrä. PFK-1stá altistuu ATP: n, AMP: n ja Frutosa-2,6-bifosfaatin monimutkaiselle alostrinen säätely, nimittäin:

PFK-1: n sigmoidinen käyrä, korkean ATP-pitoisuuden läsnä ollessa, on sigmoidikäyrän oikealla puolella alhaisella ATP-konsentraatiolla (kuva 4). Michaelis-Mind-vakio-arvon nousu (K -k -_m-A.

Korkean ATP-konsentraation läsnä ollessa PFK-1 vaatii suuremman 6-fosfaattifruktoosipitoisuuden, joka saavuttaa puolet maksiminopeudesta (V_Max-A.

Yhteenvetona voidaan todeta, että ATP on substraatin lisäksi negatiivinen heterotrooppinen Alostroéric.

PFK-1: n sigmoidinen käyrä AMP: n läsnä ollessa sijaitsee PFK-1: n sigmoidisen käyrän vasemmalla puolella ATP: n läsnä ollessa. Eli AMP eliminoi ATP -estäjävaikutuksen.

AMP: n läsnä ollessa PFK-1 vaatii pienemmän 6-fosfaattifruktoosipitoisuuden, joka saavuttaa puolet maksiminopeudesta (V_Max-A. Tämä ilmenee siinä, että Michaelis -mente -vakiona on vähentynyt (K -k -_m-A.

Yhteenvetona voidaan todeta, että AMP on positiivinen heterotrooppinen alostroaristi, koska PFK-1-liiton affiniteetti kasvaa 6-fosfaattifruktoosilla. Frutosa-2,6-bifosfaatti (F2.6BP) on PFK-1: n voimakas alostric-aktivaattori (kuva 5), ​​ja sen käyttäytyminen on samanlainen kuin AMP.

MWC -malli on yleinen, mutta ei universaali

PDB: hen (proteiinitietopankki) kerrostuneista kokonaisproteiinirakenteista puolet ovat oligomeerejä ja toinen puoli monomeerejä. On osoitettu, että yhteistyö ei tarvitse useita ligandeja tai useita alayksiköitä. Tämä on glykokinaasin ja muiden entsyymien tapaus.

Glukokinaasi on monomeerinen, sillä on polypeptidiketju ja sillä on sigmoidinen kineettinen vasteena verensokeripitoisuuden lisääntymiselle (Porter ja Miller, 2012; Kamata et ai., 2004).

Voi palvella sinua: lois: Konsepti, tyypit ja esimerkit

On olemassa erilaisia ​​malleja, jotka selittävät monomeeristen entsyymien osuuskisinetiikkaa, nimittäin: Mnemonic -malli, hitaasti aiheuttama hitaasti aiheuttama siirtymämalli, substraattien satunnaistettu lisääminen biomolekyylireaktioissa, hitaiden konformaatiomuutosten tyypit, muun muassa.

Glykokinaasin rakennetutkimukset ovat tukeneet muistomallia

Normaalilla ihmisen glykoosinaasilla on a K -k -_m 8 mm glukoosille. Tämä arvo on lähellä verensokeripitoisuutta.

On potilaita, jotka kärsivät lapsuuden hyperinsulinemia pessista (lyhenne englanniksi, PHHI). Näiden potilaiden glykokinaasilla on a K -k -_m Glukoosille, jolla on alhaisempi arvo kuin normaalit glykosinat, ja yhteistyö on tärkeää.

Näin ollen näillä potilailla on glykokinaasivariantti, joka on hyperaktiivinen, mikä voi vakavissa tapauksissa olla tappavia.

Alosterismissovellukset

Alostería ja katalyysi ovat läheisesti yhteydessä toisiinsa. Tämän vuoksi aleshiaaliset vaikutukset voivat vaikuttaa katalyysin ominaisuuksiin, kuten ligandin sitoutumiseen, ligandin vapautumiseen.

Alosterisen unionin sivustot voivat olla uusien lääkkeiden kohteita. Tämä johtuu siitä, että alkalitektori voi vaikuttaa entsyymin toimintaan. Alosteristen kohtien tunnistaminen on ensimmäinen askel lääkkeiden löytämiselle, jotka parantavat entsyymien toimintaa.

Viitteet

1. Changex, J.P. 2012. Allostery ja Monod-Wyman-Changeux -malli 50 vuoden kuluttua. Biofysiikan ja biomolekyylisen rakenteen vuosittainen katsaus, 41: 103-133.
2. Changex, J.P. 2013. 50 vuotta allosteerisesta vuorovaikutuksesta: mallien käännökset ja käännökset. Molekyylisolubiologia, luontokatsauksissa, 14: 1-11.
3. Goodey, n.M. ja Benkovic, S.J -. 2008. Allosteerinen säätely ja katalyysi ilmenee yhteisen reitin kautta. Nature Chemical Biology, 4: 274-482.
4. Kamata, k., Mitsuya, m., Nishimura, t., Eiki, Jun-Hichi, Nagata ja. 2004. Ihmisen glukokinaasin monomeerisen allosteerisen entsyymin allosteerisen säätelyn rakenteellinen perusta. Rakenne, 12: 429-438.
5. Koshland, D.JA. Jr., Nemethy, g., Filmer, D. 1966. Kokeellisen sitoutumistiedon ja teoreettisten mallien vertailu proteiineissa. Biokemia, 5: 365-385.
6. Monod, J., Wyman, J., Changex, J.P. 1965. Allosteeristen siirtymien luonteesta: uskottavalle mallille. Journal of Molecular Biology, 12: 88-118.
7. Nelson, D.Lens. ja Cox, M.M., 2008. Biokemian lehninger-periaatteet. W -.H. Freeman and Company, New York.
8. Portteri, c.M. ja Miller, b.G. 2012. Yhteistyö monomeerisissä entsyymeissä yksittäisillä ligandilla sitovilla alueilla. Bioorgaaninen kemia, 43: 44-50.
9. Voet, D. ja Voet, J. 2004. Biokemia. John Wiley ja pojat, USA.