Allosterism vai allostcric modifīcation sq regulēšana tiek definēta kā process, inhibējot vai aktivēšanas fermenta mediētu, ar kuru regulējošā molekula atšķiras no tās paliktni un kas darbojas pie konkrētā vietā tās struktūru, kas atšķiras no tās ar aktīvo vietu.
Termins "allosteric" vai "allosterism" nāk no grieķu saknēm "allos", kas nozīmē "cits" un "stereós", kas nozīmē "forma" vai "vieta"; tāpēc tas burtiski tiek tulkots kā “cita telpa”, “cita vieta” vai “cita struktūra”.
Allosteriskās regulēšanas grafiskā diagramma. (A) aktīva vietne. (B) Allosteriskā vietne. (C) Substrāts. (D) inhibitors. (E) enzīms. (Avots: Isaac Webb, izmantojot Wikimedia Commons)
Daži autori apraksta allosterismu kā procesu, kurā attālas vietas sistēmā (piemēram, fermenta struktūra) tiek enerģētiski savienotas, lai iegūtu funkcionālu reakciju, tāpēc var pieņemt, ka izmaiņas reģionā var ietekmēt jebkuru citu tajā.
Šis regulēšanas veids ir raksturīgs fermentiem, kas piedalās vairākos zināmos bioloģiskos procesos, piemēram, signāla pārraidē, metabolismā (anabolisms un katabolisms), gēnu ekspresijas regulēšanā, cita starpā.
Pirmās idejas par allosterismu un tā līdzdalību šūnu metabolisma kontrolē 60. gados postulēja F. Monods, F. Jēkabs un J. Changeux, kamēr viņi pētīja dažādu aminoskābju biosintētiskos ceļus, kas tika kavēti pēc galaproduktu uzkrāšanās.
Lai arī pirmajai publikācijai šajā sakarā bija sakars ar ģenētisko regulēšanu, neilgi vēlāk Monods, Vimans un Changeux paplašināja allosterisma jēdzienu uz olbaltumvielām ar enzīmu aktivitāti un ierosināja modeli, kura pamatā bija multimēriski proteīni, kas galvenokārt balstījās uz mijiedarbību starp apakšvienībām. kad kāds no tiem tika piestiprināts pie efektora.
Daudziem no vēlākajiem jēdzieniem bija pamats teorijas par "izraisītu piemērotību", ko Koshlands ieviesa dažus gadus iepriekš.
Vispārīgās iezīmes
Parasti visiem fermentiem ir divas atšķirīgas saites ar ligandu saistīšanu: vienu sauc par aktīvo vietu, pie kuras saistās molekulas, kas darbojas kā substrāts (atbildīgas par fermenta bioloģisko aktivitāti), bet otrai pazīstama kā allosteriskā vieta, kas raksturīga citiem metabolītiem.
Šos "citus metabolītus" sauc par allosteriskiem efektoriem, un tiem var būt pozitīva vai negatīva ietekme uz enzīmu katalizēto reakciju ātrumu vai afinitāti, ar kuru tie saistās ar substrātiem aktīvajā vietā.
Parasti efektora saistīšanās enzīma allosteriskajā vietā izraisa efektu citā struktūras vietā, mainot tā aktivitāti vai funkcionālo veiktspēju.
Allostatiskā enzīma reakcijas grafiskā shēma (Avots: Fails: Enzīmu allostery en.png: Fails: Enzīmu allostery.png: Allostery.png: Nicolas Le Novere (saruna). Lenovs en.wikipediaderivative work: TimVickers (talk) atvasinājums) darbs: Retamas (sarunu) atvasināšanas darbs: KES47.
Lai arī dabā ir tūkstošiem alosterisma vai allosteriskās regulēšanas piemēru, daži ir bijuši pamanāmāki nekā citi. Tas attiecas uz hemoglobīnu, kas bija viens no pirmajiem proteīniem, kas padziļināti aprakstīts struktūras aspektā.
Hemoglobīns ir ļoti svarīgs proteīns daudziem dzīvniekiem, jo tas ir atbildīgs par skābekļa transportēšanu caur asinīm no plaušām uz audiem. Šis proteīns vienlaikus demonstrē homotropu un heterotropu allosterisko regulējumu.
Hemoglobīna homotropiskais allosterisms ir saistīts ar faktu, ka skābekļa molekulas saistīšanās ar kādu no apakšvienībām, kas to veido, tieši ietekmē afinitāti, ar kuru blakus esošā apakšvienība saistās ar citu skābekļa molekulu, palielinot to (pozitīva regulēšana vai kooperatīvisms) ).
Heterotropisks allosterisms
Heterotropiskais allosterisms, no otras puses, ir saistīts ar ietekmi, ko gan pH, gan 2,3-difosfoglicerāta klātbūtne ietekmē skābekļa saistīšanos ar šī enzīma apakšvienībām, kavējot to.
Aspartāta transkarbamilāze vai ATCase, kas piedalās pirimidīna sintēzes ceļā, ir arī viens no “klasiskajiem” alosteriskās regulēšanas piemēriem. Šo enzīmu, kuram ir 12 apakšvienības, no kurām 6 ir katalītiski aktīvas un 6 ir regulējošas, heterotropiski kavē tā vadītā ceļa gala produkts - citidīna trifosfāts (CTP).
Laktozes operons
Monodo, Džeikoba un Changeuksa pirmo ideju auglis bija Džeikoba un Monoda publicētais raksts, kas saistīts ar Escherichia coli i laktozes operonu, kas ir viens no tipiskajiem heterotropās allosteriskās regulēšanas piemēriem ģenētiskajā līmenī.
Šīs sistēmas allosteriskais regulējums nav saistīts ar substrāta spēju pārvērsties produktā, bet gan ar olbaltumvielu saistīšanās afinitāti ar operatora DNS reģionu.
Atsauces
- Changeux, JP un Edelstein, SJ (2005). Signālpārvades alosteriskie mehānismi. Zinātne, 308 (5727), 1424–1428.
- Goldbeters, A., un Dupont, G. (1990). Allosteriskā regulēšana, kooperatīva darbība un bioķīmiskās svārstības. Biofizikālā ķīmija, 37 (1-3), 341-353.
- Jiao, W., un Parker, EJ (2012). Izmantojot skaitļošanas un eksperimentālās tehnikas kombināciju, lai izprastu olbaltumvielu allostery molekulāro bāzi. In Advances proteīnu ķīmijā un strukturālajā bioloģijā (87. sēj., 391.-413. Lpp.). Akadēmiskā prese.
- Kerns, D., un Zuidervegs, ER (2003). Dinamikas loma alosteriskajā regulācijā. Pašreizējais atzinums strukturālajā bioloģijā, 13 (6), 748-757.
- Laskovskis, RA, Geriks, F., un Thorntons, JM (2009). Olbaltumvielu allosteriskās regulācijas strukturālais pamats. FEBS vēstules, 583 (11), 1692-1698.
- Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). Bioķīmija, ed. Sanfrancisko, Kalifa.