Allosterism arba alosterinis reguliavimas yra apibrėžiamas kaip slopinimą arba aktyvavimo fermento medijuoto reguliavimo molekulės skiriasi nuo jo substrato, ir kuris veikia konkrečioje vietoje jos struktūros, kuri skiriasi nuo jo aktyvios vietos proceso.
Terminas „allosteric“ arba „allosterism“ yra kilęs iš graikų šaknies „allos“, reiškiančio „kita“ ir „stereós“, reiškiančio „forma“ arba „vieta“; taigi jis pažodžiui verčiamas kaip „kita erdvė“, „kita vieta“ arba „kita struktūra“.
Alosterinės reguliavimo grafinė schema. (A) Aktyvi svetainė. (B) Allosterinė svetainė. (C) Pagrindas. (D) inhibitorius. (E) fermentas. (Šaltinis: Isaac Webb per „Wikimedia Commons“)
Kai kurie autoriai allosterizmą apibūdina kaip procesą, kurio metu nutolusios sistemos vietos (pvz., Fermento struktūra) yra energetiškai sujungtos, kad gautų funkcinį atsaką, todėl galima manyti, kad pokyčiai regione gali paveikti bet kuris kitas jame.
Šis reguliavimo būdas būdingas fermentams, kurie dalyvauja daugelyje žinomų biologinių procesų, tokių kaip signalo perdavimas, metabolizmas (anabolizmas ir katabolizmas), genų ekspresijos reguliavimas, be kita ko.
Pirmosios idėjos apie allosterizmą ir jo dalyvavimą kontroliuojant ląstelių metabolizmą buvo paskelbtos septintajame dešimtmetyje F. Monodo, F. Jacobo ir J. Changeux'o metu, kai jie tyrinėjo skirtingų aminorūgščių, slopinamų po to, biosintetinius kelius. galutinių produktų kaupimasis.
Nors pirmasis leidinys šiuo klausimu turėjo būti susijęs su genetiniu reguliavimu, netrukus Monodas, Wymanas ir Changeux išplėtė allosterizmo sąvoką baltymams, turintiems fermentinį aktyvumą, ir pasiūlė modelį, pagrįstą multimeriniais baltymais, pagrįstą daugiausia subvienetų sąveika. kai kurie iš jų buvo pritvirtinti prie efektoriaus.
Daugelio vėlesnių sąvokų pagrindas buvo „sukelto tinkamumo“ teorija, kurią prieš kelerius metus pristatė Koshlandas.
Bendrosios savybės
Apskritai, visi fermentai turi dvi skirtingas ligando jungimosi vietas: vienas yra žinomas kaip aktyvioji vieta, prie kurios jungiasi molekulės, veikiančios kaip substratas (atsakingas už fermento biologinį aktyvumą), o kitas - žinoma kaip allosterinė svetainė, būdinga kitiems metabolitams.
Šie „kiti metabolitai“ yra vadinami alosteriniais efektoriais ir gali turėti teigiamą ar neigiamą poveikį fermentų katalizuojamų reakcijų greičiui arba afinitetui, su kuriuo jie jungiasi prie savo substratų aktyviojoje vietoje.
Paprastai efektoriaus surišimas allosterinėje fermento vietoje sukelia poveikį kitoje struktūros vietoje, pakeisdamas jo aktyvumą ar jo funkcinį efektyvumą.
Alosterinio fermento reakcijos grafinė schema (Šaltinis: Failas: Enzyme allostery en.png: Failas: Enzyme allostery.png: Allostery.png: Nicolas Le Novere (aptarimas). Lenovas en.wikipediavestiniame darbe: „TimVickers“ (aptarimas) darinys) darbas: „Retama“ (pokalbių) išvestinis darbas: KES47.
Nors gamtoje yra tūkstančiai alosterizmo ar alosterinio reguliavimo pavyzdžių, kai kurie iš jų buvo ryškesni nei kiti. Taip yra hemoglobino atveju, kuris buvo vienas iš pirmųjų baltymų, išsamiai aprašytų struktūriniu aspektu.
Hemoglobinas yra labai svarbus baltymas daugeliui gyvūnų, nes jis yra atsakingas už deguonies pernešimą per kraują iš plaučių į audinius. Šis baltymas tuo pačiu metu pasižymi homotropiniu ir heterotropiniu allosteriniu reguliavimu.
Homotropinis hemoglobino allosterizmas susijęs su tuo, kad deguonies molekulės prisijungimas prie vieno iš ją sudarančių subvienetų tiesiogiai veikia afinitetą, su kuriuo gretimas subvienetas jungiasi su kita deguonies molekule, padidindamas ją (teigiamas reguliavimas arba kooperatyvas) ).
Heterotropinis alosterizmas
Kita vertus, heterotropinis allosterizmas yra susijęs su poveikiu, kurį tiek pH, tiek 2,3-difosfoglicerio buvimas daro deguonies prisijungimui prie šio fermento subvienetų ir slopina.
Aspartato transkarbamilazė arba ATCazė, dalyvaujanti pirimidino sintezės kelyje, taip pat yra vienas iš „klasikinių“ alosterinio reguliavimo pavyzdžių. Šį fermentą, turintį 12 subvienetų, iš kurių 6 yra kataliziškai aktyvūs, o 6 - reguliuojantys, heterotropiškai slopina jo vedamo kelio galutinis produktas - citidino trifosfatas (CTP).
Laktozės operonas
Pirmųjų Monodo, Jokūbo ir Keitulio idėjų vaisius buvo Jokūbo ir Monodo paskelbtas straipsnis, susijęs su laktozės Escherichia coli i operonu, kuris yra vienas iš tipiškų heterotropinio allosterinio reguliavimo pavyzdžių genetiniame lygmenyje.
Allosterinis šios sistemos reguliavimas nėra susijęs su substrato gebėjimu virsti produktu, bet su baltymo surišimo afinitetu su operatoriaus DNR sritimi.
Nuorodos
- Changeux, JP ir Edelstein, SJ (2005). Alosteriniai signalo perdavimo mechanizmai. Mokslas, 308 (5727), 1424–1428.
- Goldbeter, A., ir Dupont, G. (1990). Allosterinis reguliavimas, kooperatyvas ir biocheminiai virpesiai. Biofizinė chemija, 37 (1–3), 341–353.
- Jiao, W., ir Parkeris, EJ (2012). Naudojant skaičiavimo ir eksperimentinius metodus derinant baltymų aliosterijos molekulinius pagrindus. Straipsnyje „Pažanga baltymų chemijoje ir struktūrinėje biologijoje“ (87 tomas, p. 391–413). Akademinė spauda.
- Kern, D., ir Zuiderweg, ER (2003). Dinamikos vaidmuo alosteriniame reguliavime. Dabartinė nuomonė apie struktūrinę biologiją, 13 (6), 748–757.
- Laskowski, RA, Gerick, F., & Thornton, JM (2009). Alosterinio baltymų reguliavimo struktūriniai pagrindai. FEBS laiškai, 583 (11), 1692-1698.
- Mathews, CK, Van Holde, KE ir Ahern, KG (2000). Biochemija, red. San Franciskas, Kalifornija.