Аллостерисм пропис или алостеричке се дефинише као процес инхибиције или активације ензима посредованих регулаторни молекул другачија од супстрата и које делује на специфичном месту своје структуре, за разлику од активног места истог.
Израз "алостерик" или "алостеризам" потиче од грчког корена "аллос", што значи "други" и "стереос", што значи "облик" или "место"; па се то дословно преводи као "други простор", "друго место" или "друга структура".
Графички дијаграм алостеричне регулације. (А) Активни сајт. (Б) Алостерично место. (Ц) Супстрат. (Д) Инхибитора. (Е) Ензим. (Извор: Исаац Вебб Виа Викимедиа Цоммонс)
Неки аутори описују алостеризам као процес којим се удаљена места у систему (на пример, структура ензима) енергетски спајају да би се створио функционални одговор, због чега се може претпоставити да промена у региону може да утиче. било који други у њему.
Ова врста регулације типична је за ензиме који учествују у више познатих биолошких процеса, као што су трансдукција сигнала, метаболизам (анаболизам и катаболизам), регулација експресије гена, између осталог.
Прве идеје о алостеризму и његовом учешћу у контроли ћелијског метаболизма постулирали су шездесетих година Ф. Монод, Ф. Јацоб и Ј. Цхангеук, док су проучавали биосинтетске путеве различитих аминокиселина, које су инхибиране након акумулација финалних производа.
Иако се прва публикација у вези с тим односила на генетску регулацију, недуго затим Монод, Виман и Цхангеук су проширили концепт алостеризма на протеине са ензиматском активношћу и предложили модел заснован на мултимерним протеинима, који су се заснивали углавном на интеракцијама између подјединица. када је било који од ових спојених на ефектор.
Многи каснији концепти заснивали су се на теорији "индукованог фитања" коју је Косхланд увео неколико година раније.
Опште карактеристике
Генерално, сви ензими имају два различита места везивања лиганда: једно је познато као активно место, на које се молекули који делују као супстрат (одговоран за биолошку активност ензима), а други је познато као алостерично место које је специфично за остале метаболите.
Ови "други метаболити" се називају алостерични ефектори и могу имати позитивне или негативне ефекте на брзину реакција катализованих ензимима или на афинитет с којим се везују за своје супстрате на активном месту.
Обично, везивање ефектора на алостерицном месту ензима изазива ефекат на другом месту структуре, мењајући његову активност или његове функционалне перформансе.
Графичка шема реакције алостерицног ензима (Извор: Филе: Ензиме аллостери ен.пнг: Филе: Ензиме аллостери.пнг: Аллостери.пнг: Ницолас Ле Новере (разговор). посао: изведеница Ретама (разговор): КЕС47.
Иако постоје хиљаде примера алостеризма или алостеричне регулације у природи, неки су истакнутији од других. Такав је случај хемоглобина, који је био један од првих описаних протеина дубински у структурном аспекту.
Хемоглобин је веома важан протеин за многе животиње, јер је одговоран за транспорт кисеоника кроз крв из плућа до ткива. Овај протеин истовремено представља хомотропну и хетеротропну алостерну регулацију.
Хомотропни алостеризам хемоглобина има везе са чињеницом да везивање молекула кисеоника за једну од подјединица које га чине директно утиче на афинитет с којим се суседна подјединица веже за други молекул кисеоника, повећавајући га (позитивна регулација или кооперативност ).
Хетеротропни алостеризам
Хетеротропни алостеризам је, са друге стране, повезан са ефектима које и пХ и присуство 2,3-дифосфоглицерата имају на везивање кисеоника за подјединице овог ензима, инхибирајући га.
Аспартат транскарбамилаза или АТЦаза, која учествује у путу синтезе пиримидина, такође је један од "класичних" примера алостеричне регулације. Овај ензим, који има 12 подјединица, од којих је 6 каталитички активно и 6 је регулаторно, хетеротропно се инхибира крајњим продуктом пута којим се води, цитидин трифосфатом (ЦТП).
Лактозни оперон
Плод првих идеја Монода, Јацоба и Цхангеука био је чланак који су објавили Јацоб и Монод и који се односи на лактозни оперон Есцхерицхиа цоли и, који је један од типичних примера хетеротропне алостерицне регулације на генетском нивоу.
Алостерична регулација овог система није повезана са способношћу супстрата да се претвара у производ, већ са афинитетом везивања протеина за оперативно ДНК регион.
Референце
- Цхангеук, ЈП и Еделстеин, СЈ (2005). Алостерични механизми преноса сигнала. Наука, 308 (5727), 1424-1428.
- Голдбетер, А. и Дупонт, Г. (1990). Алостерична регулација, кооперативност и биохемијске осцилације. Биофизичка хемија, 37 (1-3), 341-353.
- Јиао, В., & Паркер, ЕЈ (2012). Коришћењем комбинације рачунских и експерименталних техника за разумевање молекуларне основе алотерија протеина. Напредак у хемији протеина и структуралној биологији (вол. 87, стр. 391-413). Академска штампа.
- Керн, Д. и Зуидервег, ЕР (2003). Улога динамике у алостеричној регулацији. Тренутно мишљење о структуралној биологији, 13 (6), 748-757.
- Ласковски, РА, Герицк, Ф. и Тхорнтон, ЈМ (2009). Структурна основа алостеричне регулације у протеинима. ФЕБС писма, 583 (11), 1692-1698.
- Матхевс, ЦК, Ван Холде, КЕ и Ахерн, КГ (2000). Биоцхемистри, ед. Сан Франциско, Калиф.