ฟังก์ชันโครงสร้างและจลนศาสตร์ของ Allosteric Enzymes

เอนไซม์ allosteric พวกเขาเป็นสารเคมีอินทรีย์ที่ประกอบด้วยโครงสร้างของสี่โมเลกุลดังนั้นจึงกล่าวว่าโครงสร้างของมันคือ quaternary.

กล่าวโดยสรุปเอนไซม์ allosteric นั้นมีมากกว่าหนึ่งสายโซ่โพลีเปปไทด์และมีหน่วยที่ใช้ในการเร่งปฏิกิริยา ในทางกลับกันก็มีที่ตั้งของกิจกรรมนั่นคือการแลกเปลี่ยนทางเคมีและด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงทำการรับรู้ของพื้นผิว.

กล่าวอีกนัยหนึ่งเอนไซม์อัลโลสเตอริกมีลักษณะโดยมีโซ่โพลีเปปไทด์มากกว่าสองโซ่ซึ่งหน่วยย่อยมีคุณสมบัติที่แตกต่าง: หนึ่งไอโซเทอริกซึ่งเป็นที่ตั้งของตัวมันเองและอีกหนึ่งอัลโลสเตอริก.

หลังไม่มีกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยา แต่มันสามารถเชื่อมโยงกับโมเลกุลของการปรับที่สามารถทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นหรือขัดขวางการรับรู้กิจกรรมของเอนไซม์.

แนะนำสั้น ๆ เกี่ยวกับเอนไซม์ allosteric

เอนไซม์ Allosteric มีหน้าที่สำคัญในการย่อยง่ายขึ้น เมื่อพวกเขาเจาะนิวเคลียสของโมเลกุลเอนไซม์เหล่านี้มีพลังที่จะเข้าไปแทรกแซงในการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตดังนั้นพวกเขาจึงมีความสามารถในการดูดซับและขับถ่ายตามความต้องการทางชีวเคมีที่เกิดขึ้น.

สำหรับสิ่งนี้จะเป็นไปได้มันเป็นสิ่งจำเป็นที่เอนไซม์ allosteric จะย้ายกลไกที่กระบวนการกำกับดูแลดำเนินการอยู่.

เอ็นไซม์เหล่านี้แบ่งออกเป็นสองด้าน: K และ V โดยปกติแล้วทั้งคู่จะเห็นว่าเส้นโค้งความอิ่มตัวของมันไม่ได้เป็นไฮเปอร์โบล แต่รูปร่างที่ผิดปกติซึ่งเลียนแบบซิกมาอักษรกรีก.

แน่นอนว่านี่หมายความว่าโครงสร้างและจลนศาสตร์ของมันไม่เท่ากับเอนไซม์ michaelian น้อยกว่าเอนไซม์ที่ไม่ใช่ allosteric เนื่องจากสารตั้งต้นทำให้เกิดการแปรผันและความแตกต่างที่เกี่ยวข้องในความเร็วของปฏิกิริยา.

โครงสร้างและจลนพลศาสตร์ของเอนไซม์ allosteric เกี่ยวข้องโดยตรงกับการทำงานร่วมกันแบบมีส่วนร่วมโดยเฉพาะที่ไม่ได้เป็นโควาเลนต์.

สมมติฐานนี้ตั้งอยู่บนสมมติฐานที่ว่าเส้นโค้ง sigmoid ซึ่งถูกดึงออกมาเมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้นเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างที่เกิดขึ้นกับเอนไซม์.

อย่างไรก็ตามความสัมพันธ์นี้ไม่ได้สมบูรณ์แบบเสมอไปและให้ยืมตัวเองไปสู่ความคลุมเครือซึ่งลักษณะเฉพาะบางอย่างจะถูกละเว้นในระบบนี้.

ฟังก์ชัน

ทั่วโลกเอนไซม์ allosteric เรียกว่าโมเลกุลเหล่านั้นของแหล่งกำเนิดอินทรีย์ซึ่งพวกเขาสามารถส่งผลกระทบต่อการเชื่อมโยงทางชีวเคมีระหว่างโปรตีนและเอนไซม์.

การกระทำของเอนไซม์ allosteric เหล่านี้ได้รับการพัฒนาผ่านการแทรกซึมในนิวเคลียสของโมเลกุลดังนั้นภายในสิ่งมีชีวิตมีหน้าที่ในการเร่งปฏิกิริยาทางเดินอาหาร ต้องขอบคุณกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับระบบทางเดินอาหารจึงได้รับการขยายออกไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการจัดการเมตาบอลิซึม.

ดังนั้นหน้าที่หลักของเอนไซม์ allosteric คือการดูแลอำนวยความสะดวกในการย่อยอาหารในร่างกาย สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะกระบวนการเชื่อมโยงไปยังสิ่งที่พวกมันถูกส่งไปนั้นช่วยให้การดูดซึมสารอาหารและการกำจัดของเสียในโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตนั้นเป็นที่ชื่นชอบ.

ดังนั้นการเร่งปฏิกิริยาของระบบย่อยอาหารจึงพัฒนาอย่างต่อเนื่องในสภาพแวดล้อมที่สมดุลซึ่งแต่ละตัวดัดแปลงมีไซต์ allosteric ที่เฉพาะเจาะจง.

นอกจากนี้เอนไซม์ allosteric จากมุมมองการเผาผลาญที่บรรลุว่ากิจกรรมของเอนไซม์จะถูกควบคุมผ่านความผันผวนที่รับรู้ในระดับชั้น.

การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยที่เกิดขึ้นในความเข้มข้นของสารตั้งต้นนั้นการเปลี่ยนแปลงที่กิจกรรมของเอนไซม์จะได้รับมากขึ้นและในทางกลับกัน.

ในทางตรงกันข้ามค่าของเอนไซม์ allosteric K สามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยปริมาณโมดูเลชั่นการยับยั้งขั้นต่ำ.

มันสามารถเกิดขึ้นได้ว่าในการทำงานของพวกเขาเอนไซม์ allosteric จะถูกยับยั้งในตอนท้ายของกระบวนการเผาผลาญสิ่งที่เกิดขึ้นในบางระบบ multienzyme (พวกเขามีเอนไซม์หลายชนิด) เป็นจำนวนมากถ้ากำลังเกินเซลล์กำลังเกิน.

เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นเอนไซม์ allosteric จะทำให้แน่ใจว่ากิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาลดลง ไม่เช่นนั้นวัสดุพิมพ์จะทำให้กิจกรรมของเอนไซม์ถูกเปิดใช้งานแทนการควบคุม.

กฎระเบียบที่ allosteric

มันเป็นที่รู้จักกันในนามของกระบวนการเซลล์ซึ่งกิจกรรมของเอนไซม์ถูกควบคุมโดยกระบวนการปรับ สิ่งนี้เป็นไปได้ด้วยความจริงที่ว่าข้อเสนอแนะถูกสร้างขึ้นที่สามารถเป็นบวก (นั่นคือการเปิดใช้งาน) หรือเชิงลบ (การยับยั้ง).

ระเบียบสามารถเกิดขึ้นได้หลายวิธีทั้งในระดับอินทรีย์ (เซลล์เหนือเซลล์) โดยการส่งสัญญาณและโดยการปรับเปลี่ยนโควาเลนต์ของเอนไซม์.

ปกติการตรึงของวัสดุพิมพ์สามารถเกิดขึ้นได้ในศูนย์กลางที่แอคทีฟเมื่อไม่มีสารยับยั้ง.

อย่างไรก็ตามหากศูนย์กลาง allosteric นั้นถูกครอบครองโดยสารยับยั้งองค์ประกอบแรกนี้จะเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและดังนั้นจึงไม่สามารถแก้ไขวัสดุพิมพ์ได้.

การปรากฏตัวของจลนพลศาสตร์ sigmoid อาจแนะนำว่ามีความสัมพันธ์แบบมีส่วนร่วมในชั้นล่าง แต่นี่ไม่ใช่กฎเสมอไปโดยมีข้อยกเว้น (ดูหัวข้อ "Alosterism และความร่วมมือ: คำพ้องความหมาย?" ด้านล่าง).

โครงสร้างและจลนพลศาสตร์

โพลีเปปไทด์หลายตัวของเอนไซม์ allosteric ขาดการเร่งปฏิกิริยา ไม่ว่าในกรณีใดพวกเขายังมียุทธศาสตร์และไซต์ที่เฉพาะเจาะจงซึ่งมีการเชื่อมและรับรู้ถึงโมดูเลเตอร์ซึ่งเป็นเหตุให้เอนไซม์การมอดูเลตที่ซับซ้อนส่งผลให้.

นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่ากิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาที่มากหรือน้อยนั้นขึ้นอยู่กับขั้วของโมดูเลเตอร์นั่นคือตามที่มันเป็นขั้วลบ (ขั้วยับยั้ง) หรือขั้วบวก (ขั้วกระตุ้น).

สถานที่ที่การแลกเปลี่ยนทางชีวเคมีนี้เกิดขึ้นหรือเป็นที่รู้จักกันในนามของเอนไซม์กับโมดูเลเตอร์ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นไซต์ที่มีการแพร่กระจาย.

นี่คือที่ซึ่งคุณสมบัติของมันจะถูกรักษาไว้โดยไม่มีตัวดัดแปลงที่ได้รับความทุกข์ในระดับเคมี อย่างไรก็ตามการเชื่อมโยงระหว่างโมดูเลเตอร์กับเอนไซม์นั้นไม่สามารถย้อนกลับได้ มันสามารถยกเลิกได้ ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่ากระบวนการของเอนไซม์ allosteric นี้ไม่สามารถเคลื่อนย้ายได้.

ลักษณะหนึ่งที่ไฮไลต์เอนไซม์ allosteric ก็คือพวกมันไม่สอดคล้องกับรูปแบบการเคลื่อนไหวที่เป็นไปตามหลักการของ Michaelis-Menten.

กล่าวอีกนัยหนึ่งการทดลองที่ดำเนินการไปแล้วแสดงให้เห็นว่าการเชื่อมโยงระหว่างเอนไซม์ allosteric และตัวปรับ (ไม่คำนึงถึงขั้วของพวกเขา) มีเส้นโค้งความอิ่มตัวที่ไม่ได้มีรูปแบบปกติ แต่ sigmoid มีความโค้งคล้ายกับ อักษรกรีกซิกมา.

ความแตกต่างในรูปแบบ sigmoid นี้มีน้อยโดยไม่คำนึงว่าจะใช้ตัวปรับแต่ง (บวกหรือลบ) หรือไม่ได้ใช้เลย.

ในทุกกรณีความเร็วของปฏิกิริยาของเอนไซม์ allosteric จะแสดงชุดของการปรับเปลี่ยนที่น่าทึ่งซึ่งความเข้มข้นของสารตั้งต้นจะต่ำกว่าเมื่อเทียบกับตัวดัดแปลงเชิงลบและสูงกว่าด้วยค่าบวก ในทางกลับกันพวกเขามีค่ากลางเมื่อไม่มีมอดูเลตเชื่อมโยงกับเอนไซม์.

พฤติกรรมจลน์ศาสตร์ของเอนไซม์อัลโลสเตอริกสามารถอธิบายได้ด้วยสองรูปแบบ: สมมาตรและต่อเนื่อง.

โมเดลสมมาตร

ในรูปแบบนี้เอนไซม์อัลโลสเตอริกสามารถนำเสนอได้ตามความสอดคล้องซึ่ง ได้แก่ ความตึงเครียดและความผ่อนคลาย.

หน่วยย่อยอาจอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งหรืออีกด้านหนึ่งเนื่องจากมีความสมดุลที่เลื่อนระหว่างรัฐทั้งสองซึ่งโมดูเลเตอร์เชิงลบเข้าหารูปแบบตึงตัวในขณะที่ส่วนที่ผ่อนคลายเข้าร่วมกับพื้นผิวและตัวกระตุ้น.

แบบจำลองตามลำดับ

ด้วยโมเดลนี้คุณมีกระบวนทัศน์ที่แตกต่าง ที่นี่ยังมีความสอดคล้องสองประการ แต่แต่ละคนสามารถทำหน้าที่แยกกันได้อย่างอิสระ.

เมื่อมาถึงจุดนี้อาจมีการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของความสัมพันธ์ของการเชื่อมโยงทางชีวเคมีของเอนไซม์ที่มีระดับของความร่วมมือที่อาจมีการเปิดใช้งานหรือยับยั้ง.

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจะถูกส่งต่อเนื่องจากหน่วยย่อยหนึ่งไปอีกหน่วยหนึ่งตามลำดับที่กำหนดไว้.

ทั้งโมเดลสมมาตรและซีเควนเชียลทำงานด้วยตัวเองตามมาตรฐานของตัวเอง อย่างไรก็ตามทั้งสองรุ่นสามารถทำงานร่วมกันได้ดังนั้นจึงไม่เป็นเอกสิทธิ์เฉพาะบุคคล.

ในกรณีเหล่านี้มีสถานะเป็นสื่อกลางซึ่งเป็นที่สังเกตว่าการทำข้อตกลงกล่าวคือผ่อนคลายและผ่อนคลายมีส่วนร่วมในกระบวนการความร่วมมือซึ่งปฏิสัมพันธ์ทางชีวเคมีของเอนไซม์ allosteric จะถูกหลอมรวม.

Alosterism และ cooperativity: คำพ้องความหมาย?

เป็นที่เชื่อกันว่า alosterism นั้นเหมือนกับ cooperativism แต่นี่ไม่ใช่กรณี ความสับสนของคำทั้งสองนั้นมาจากหน้าที่ของพวกเขา.

อย่างไรก็ตามควรสังเกตว่าความคล้ายคลึงนี้ไม่เพียงพอสำหรับการใช้ alosterism และ cooperativism เป็นคำที่เทียบเท่ากัน ทั้งสองมีความแตกต่างเล็กน้อยที่จะต้องให้ความสนใจก่อนที่จะตกอยู่ในลักษณะทั่วไปที่ไม่ถูกต้องและหมวดหมู่.

จำเป็นที่จะต้องจำไว้ว่าเอนไซม์ allosteric นั้นเมื่อเข้าร่วมกับมอดูเลเตอร์จะต้องมีหลายรูปแบบ ตัวปรับค่าบวกจะเปิดใช้งานในขณะที่ตัวควบคุมค่าลบจะยับยั้ง.

ในทั้งสองกรณีมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในโครงสร้างของเอนไซม์ในไซต์ที่ใช้งานซึ่งจะกลายเป็นการเปลี่ยนแปลงของไซต์ที่ใช้งานเดียวกันนั้น.

หนึ่งในตัวอย่างที่ใช้งานได้จริงที่สุดของเรื่องนี้เห็นได้ในการยับยั้งที่ไม่สามารถแข่งขันได้ซึ่งโมดูเลเตอร์เชิงลบจะจับกับเอนไซม์อื่นที่ไม่ใช่สารตั้งต้น.

อย่างไรก็ตามความสัมพันธ์ของเอนไซม์นี้ที่สัมพันธ์กับสารตั้งต้นสามารถลดลงได้ด้วยการดัดแปลงเชิงลบของเอนไซม์ allosteric ดังนั้นมันสามารถกลายเป็นการยับยั้งการแข่งขันโดยไม่คำนึงว่าโครงสร้างของสารตั้งต้นนั้นแตกต่างกับโครงสร้างของเอนไซม์หรือไม่.

ในทำนองเดียวกันมันอาจเกิดขึ้นว่ามีการเพิ่มขึ้นของความสัมพันธ์ที่กล่าวหรือว่าแทนที่จะเป็นผลยับยั้งการเกิดผลผกผันนั่นคือผลการเปิดใช้งาน.

ปรากฏการณ์ของการร่วมมือกันเกิดขึ้นในหลาย ๆ เอนไซม์ allosteric แต่สิ่งนี้จะกลายเป็นรายการเช่นเมื่อเอนไซม์มีหลายสถานที่ที่พวกเขาจัดการเพื่อผูกกับสารตั้งต้นดังนั้นพวกเขาจะเรียกว่า oligomeric เอนไซม์.

นอกจากนี้ affinities จะผลิตตามระดับของความเข้มข้นที่ effector มีและในพวกเขาบวก modulators, ลบและแม้แต่ตัวเองทำหน้าที่ในลักษณะที่หลากหลายตลอดกระบวนการนี้.

เพื่อสร้างผลกระทบนี้จำเป็นต้องนำเสนอหลาย ๆ ไซต์ที่สามารถเชื่อมโยงไปยังสารตั้งต้นและผลที่ได้จะปรากฏเป็นภาพกราฟิกในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ในรูปของ sigmoid curves ซึ่งได้ถูกอ้างถึงแล้ว.

และนั่นคือสิ่งที่พัวพันเกิดขึ้นเพราะมันมีแนวโน้มที่จะเกี่ยวข้องว่าถ้ามีเส้นโค้ง sigmoid ในการวิเคราะห์เอนไซม์มันเป็นเพราะเอนไซม์ allosteric ที่สังเกตเห็นจะต้องร่วมมือกัน.

นอกจากนี้ปัจจัยหนึ่งที่มีส่วนทำให้เกิดความพัวพันนี้คือระดับของความร่วมมือที่มีอยู่ในระบบนั้นดำเนินการโดยเอฟเฟกต์แบบ allosteric.

ระดับของมันอาจเพิ่มขึ้นเมื่อมีสารยับยั้งอยู่ในขณะที่มีแนวโน้มลดลงเมื่อมีตัวกระตุ้น.

อย่างไรก็ตามจลนพลศาสตร์เท่านั้นที่ทำให้เกิดเงื่อนไข sigmoid เมื่อมันกลายเป็น michaeliana ซึ่งความเข้มข้นของ activator จะเพิ่มขึ้น.

ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าเส้นโค้ง sigmoid สามารถตรงข้ามของเอนไซม์ allosteric แม้ว่าเอนไซม์เหล่านี้ส่วนใหญ่เมื่อสารตั้งต้นนี้อิ่มตัวมีสัญญาณนี้มันเป็นเท็จว่ามีการทำงานร่วมกัน allosteric เพียงเพราะความโค้งของจลนพลศาสตร์ sigmoid จะเห็นในกราฟ.

ในการสมมติว่าผกผันนั้นผิดพลาดเช่นกัน sigmoid ไม่ได้บ่งบอกถึงสิ่งที่อยู่ก่อนหน้าการแสดงออกที่ชัดเจนถึงความชัดเจนของลัทธิอสังหา.

Alosterism ที่ไม่เหมือนใคร

เฮโมโกลบินเป็นตัวอย่างคลาสสิกของสิ่งที่เกิดขึ้นกับระบบ allosteric สารตั้งต้นที่สอดคล้องกับประเภท sigmoid ได้รับการแก้ไขในส่วนนี้ของเซลล์เม็ดเลือดแดง.

การตรึงนี้สามารถถูกยับยั้งผ่านเอฟเฟกต์ซึ่งไม่มีการดำเนินการใด ๆ กับแอกทีฟกลางซึ่งไม่มีใครอื่นนอกจากกลุ่ม heme ในทางตรงกันข้ามจลนศาสตร์ของไมเคิลนั้นถูกนำเสนอในการแยกในหน่วยย่อยที่มีส่วนร่วมในการตรึงออกซิเจน.

การอ้างอิง

1. Bu, Z. และ Callaway, D.J. (2011) "การเปลี่ยนแปลงของโปรตีนและการเป็นสัญญาณระยะไกลในการส่งสัญญาณของเซลล์" ความก้าวหน้าทางเคมีโปรตีนและชีววิทยาโครงสร้าง 83: pp 163-221.
2. Huang, Z; Zhu, L. et al (2011) "ASD: ฐานข้อมูลที่ครอบคลุมของโปรตีนและโมดูเลเตอร์ทั้งหมด" การวิจัยกรดนิวคลีอิก, 39, pp. D663-669.
3. Kamerlin, S.C. และ Warshel, A (2010) "ในตอนเช้าของศตวรรษที่ 21: พลวัตเป็นจุดเชื่อมโยงที่ขาดหายไปเพื่อทำความเข้าใจการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์หรือไม่" โปรตีน: โครงสร้างหน้าที่และชีวสารสนเทศศาสตร์ 78 (6): pp. 1339-1375.
4. Koshland, D.E.; Némethy, G. และ Filmer, D. (1966) "การเปรียบเทียบข้อมูลที่มีผลผูกพันการทดลองและแบบจำลองเชิงทฤษฎีในโปรตีนที่มีหน่วยย่อย" ชีวเคมี 5 (1): pp 365-85.
5. Martínez Guerra, Juan José (2014) โครงสร้างและจลนพลศาสตร์ของเอนไซม์ allosteric อากวัสกาเลียนเตส, เม็กซิโก: มหาวิทยาลัยอิสระแห่งอากวัสกาเลียนเตส กู้คืนจาก libroelectronico.uaa.mx.
6. Monod, J. , Wyman, J. และ Changeux, J.P. (1965) "ในลักษณะของการเปลี่ยนผ่านแบบ allosteric: แบบจำลองที่น่าเชื่อถือ" วารสารอณูชีววิทยา, 12: pp 88-118.
7. Teijón Rivera, JoséMaría; Garrido Pertierra, Amando et al (2006) ความรู้พื้นฐานทางชีวเคมีเชิงโครงสร้าง มาดริด: Tébarบรรณาธิการ.
8. มหาวิทยาลัยเปรู Cayetano Heredia (2017) เอนไซม์ควบคุม ลิมา, เปรู: UPCH สืบค้นจาก upch.edu.pe.