Allosterism predpis ali alosterični je definirana kot proces inhibicije ali aktivacije encima, posredovane z regulativnim molekule drugačna od njene podlage in ki deluje na določenem mestu njene strukture, ki se razlikuje od njenega aktivnega mesta.
Izraz "alosterik" ali "alosterizem" izvira iz grških korenin "allos", kar pomeni "drugi" in "stereós", kar pomeni "oblika" ali "kraj"; zato je dobesedno preveden kot "drug prostor", "drug kraj" ali "druga struktura".
Grafični diagram alosterične regulacije. (A) Aktivno spletno mesto. (B) Alosterno mesto. (C) Podlaga. (D) Inhibitor. (E) Encim. (Vir: Isaac Webb prek Wikimedia Commons)
Nekateri avtorji opisujejo alosterizem kot postopek, s katerim so oddaljena mesta v sistemu (na primer struktura encima) energetsko povezana, da se ustvari funkcionalen odziv, zato lahko sklepamo, da lahko sprememba v regiji vpliva na to vse druge v njem.
Ta vrsta regulacije je značilna za encime, ki sodelujejo v več znanih bioloških procesih, kot so transdukcija signalov, metabolizem (anabolizem in katabolizem), uravnavanje ekspresije genov.
Prve ideje o alosterizmu in njegovem sodelovanju pri nadzoru celičnega metabolizma so v šestdesetih letih prejšnjega stoletja postavili F. Monod, F. Jacob in J. Changeux, medtem ko so preučevali biosintetske poti različnih aminokislin, ki so jih zavirali po kopičenje končnih izdelkov.
Čeprav je bila prva publikacija v zvezi s tem povezana z gensko regulacijo, so kmalu pozneje Monod, Wyman in Changeux koncept allosterizma razširili na beljakovine z encimsko aktivnostjo in predlagali model, ki temelji na multimernih proteinih, ki temeljijo predvsem na interakcijah med podenotami. ko je bilo katero od teh pritrjeno na efektor.
Številni poznejši koncepti so imeli svoje temelje v teoriji o "induciranem fit", ki jo je Koshland uvedel nekaj let prej.
Splošne značilnosti
Na splošno imajo vsi encimi dve različni mesti vezave ligandov: eno je znano kot aktivno mesto, na katero se vežejo molekule, ki delujejo kot substrat (odgovoren za biološko aktivnost encima), drugi pa znano kot alosterično mesto, ki je specifično za druge presnovke.
Te "druge presnovke" imenujemo alosterni efektorji in lahko pozitivno ali negativno vplivajo na hitrost encimsko kataliziranih reakcij ali na afiniteto, s katero se vežejo na svoje substrate na aktivnem mestu.
Ponavadi vezava efektorja na alosteričnem mestu encima povzroči učinek na drugem mestu strukture, spreminja njegovo aktivnost ali njegovo funkcionalno delovanje.
Grafična shema reakcije alosternega encima (Vir: File: Enzyme allostery en.png: File: Enzyme allostery.png: Allostery.png: Nicolas Le Novere (pogovori). delo: izpeljano delo Retama (pogovor): KES47.
Čeprav je v naravi na tisoče primerov alosterizma ali alosterične regulacije, so bili nekateri vidnejši od drugih. Tak primer je hemoglobin, ki je bil eden prvih beljakovin v strukturnem pogledu.
Hemoglobin je za številne živali zelo pomemben protein, saj je odgovoren za transport kisika skozi kri iz pljuč do tkiv. Ta protein hkrati predstavlja homotropno in heterotropno alosterično regulacijo.
Homotropni alosterizem hemoglobina ima povezavo z dejstvom, da vezava molekule kisika na eno od podenot, ki ga sestavljajo, neposredno vpliva na afiniteto, s katero se sosednja podenota veže na drugo molekulo kisika in jo poveča (pozitivna regulacija ali kooperativnost ).
Heterotropni alosterizem
Po drugi strani pa je heterotropni alosterizem povezan z vplivi pH in prisotnosti 2,3-difosfoglicerata na vezavo kisika na podenote tega encima in ga zavira.
Aspartat transkarbamilaza ali ATCaza, ki sodeluje v poti sinteze pirimidina, je tudi eden izmed "klasičnih" primerov alosterične regulacije. Ta encim, ki ima 12 podenot, od katerih je 6 katalitično aktivnih in 6 je regulativnih, je heterotropno inhibiran s končnim produktom poti, ki ga vodi, citidin trifosfat (CTP).
Laktozni operon
Plod prvih idej Monoda, Jacoba in Changeuxa je bil članek, ki sta ga objavila Jacob in Monod, povezan z laktozno operono Escherichia coli i, ki je eden od značilnih primerov heterotropne alosterne regulacije na genetski ravni.
Alosterična regulacija tega sistema ni povezana s sposobnostjo substrata, da se pretvori v izdelek, temveč z afiniteto vezave proteina na operacijsko DNK območje.
Reference
- Changeux, JP in Edelstein, SJ (2005). Alosterični mehanizmi pretvorbe signala. Znanost, 308 (5727), 1424–1428.
- Goldbeter, A., & Dupont, G. (1990). Alosterična regulacija, kooperativnost in biokemijska nihanja. Biofizikalna kemija, 37 (1–3), 341–353.
- Jiao, W., & Parker, EJ (2012). Uporaba kombinacije računskih in eksperimentalnih tehnik za razumevanje molekularne osnove za alosterijo beljakovin. V napredku kemije beljakovin in strukturne biologije (Vol. 87, str. 391–413). Akademski tisk.
- Kern, D., in Zuiderweg, ER (2003). Vloga dinamike v alosterični regulaciji. Trenutno mnenje o strukturni biologiji, 13 (6), 748-757.
- Laskowski, RA, Gerick, F., & Thornton, JM (2009). Strukturna osnova alosterične regulacije v beljakovinah. FEBS pisma, 583 (11), 1692-1698.
- Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). Biochemistry, ed. San Francisco, Kalif.