Allosteriske Enzymer Funktioner, Struktur og Kinetik

den allosteriske enzymer De er organiske kemikalier, der består af en struktur af fire molekyler, så det siges, at dets struktur er kvaternær.

Tilsammen har allosteriske enzymer mere end en polypeptidkæde og indeholder enheder, i hvilke katalyse udføres. Disse har til gengæld også aktivitetsstedet, det vil sige kemisk udveksling, og af denne grund udfører de en genkendelse af substratet.

Med andre ord er allosteriske enzymer karakteriseret ved at have mere end to polypeptidkæder, hvis underenheder har forskellige egenskaber: én isoster, som er det aktive sted selv, og en allosteriske hvor enzym regulering udføres.

Sidstnævnte har ingen katalysatoraktivitet, men den kan knyttes til et moduleringsmolekyle, som kan virke som en stimulering eller hindring for realiseringen af ​​enzymernes aktivitet.

Kort introduktion til allosteriske enzymer

Allosteriske enzymer har den vigtige opgave at gøre fordøjelsen nemmere. Når de trænger ind i kernen af ​​molekyler, har disse enzymer magt til at gribe ind i organismenes stofskifte, så de har evnen til at gøre det absorbere og udskille i overensstemmelse med de biokemiske behov, der opstår..

For at dette er muligt, er det nødvendigt, at de allosteriske enzymer bevæger de mekanismer, som reguleringsprocessen udføres med.

Disse enzymer klassificeres på to måder: K og V. I både almindeligt set at mætningskurven er typisk ikke overdrevet, men af ​​en uregelmæssig form, der efterligner det græske alfabet Sigma.

Dette betyder naturligvis, at kinetik og struktur er på ingen måde svarer til de michaelianas enzymer meget mindre den ikke allosteriske som dets substrat forårsager betydelige variationer og forskelle i hastigheden af ​​reaktionsprodukter enzymer.

Strukturen og kinetikken af ​​allosteriske enzymer er direkte forbundet med kooperative interaktioner, især de, der ikke er kovalente.

Denne antagelse er baseret på den forudsætning, at sigmoidkurven, som trækkes, når koncentrationen af ​​substratet stiger, er relateret til de strukturelle ændringer, der forekommer med enzymer.

Denne sammenhæng er imidlertid ikke altid absolut og ligner tvetydigheder, hvor visse særegenheder udelades i dette system.

funktion

Globalt kaldes allosteriske enzymer som de molekyler af organisk oprindelse, hvor de kan påvirke de biokemiske forbindelser mellem proteiner og enzymer.

Virkningen af ​​disse allosteriske enzymer udvikles gennem en infiltration i molekylærkernen, således at der inden for organismen er ansvarlig for fordøjelseskatalysen. Takket være det er forskellige processer relateret til mave-tarmkanalen udvidet, især i forvaltningen af ​​metabolisme.

Derfor er den primære funktion af allosteriske enzymer at passe på at lette fordøjelsen i kroppen. Dette sker, fordi processen med forbindelser, som de er indsendt til, tillader fordelingen af ​​næringsstoffer samt eliminering af affald i organismenes struktur..

Derfor udvikler katalysatoren af ​​fordøjelsessystemet kontinuerligt i et afbalanceret miljø, hvor hver modulator har et specifikt allosterisk sted.

Derudover er allosteriske enzymer fra et metabolisk perspektiv dem, der opnår, at den enzymatiske aktivitet styres gennem fluktuationer, som opfattes på stratumniveauet.

Jo mindre de ændringer, der er foretaget i koncentrationen af ​​dette substrat, jo større er de transformationer, som enzymernes aktivitet vil gennemgå, og omvendt.

På den anden side kan værdierne af de allosteriske enzymer K øges med en minimal dosis af inhiberingsmodulator.

Det kan være, at i deres præstationer, forbliver allosteriske enzymer hæmmes ved afslutningen af ​​den metaboliske proces, noget, der sker i nogle multienzymsystemer (har mange typer af enzymer), endnu mere, hvis cellen kapacitet overskrides.

Når dette sker, sikrer de allosteriske enzymer, at den katalytiske aktivitet reduceres; ellers forårsager substratet den enzymatiske aktivitet at blive aktiveret i stedet for at regulere den.

Den allosteriske regulering

Det er kendt som de cellulære processer, hvor den enzymatiske aktivitet reguleres af en justeringsproces. Dette er muligt takket være, at der produceres en feedback, der kan være positiv (det vil sige aktivering) eller negativ (hæmning).

Regulering kan forekomme på forskellige måder, enten på organisk skala (supracellulær, over cellen), ved signaltransduktion og ved kovalent modifikation af enzymer.

Fastgørelse af substratet kan normalt forekomme i det aktive center, når inhibitoren ikke er til stede.

Men hvis dette allosteriske center er optaget af inhibitoren, ændrer dette første element i sin struktur, og substratet kan derfor ikke løses.

Tilstedeværelsen af ​​en S-formet formet kinetik kan antyde, at der er en sammenhæng af samarbejdsvilje i substratet, men det er ikke altid den regel, der er undtagelser (se afsnittet "allosterism og samarbejdsvillighed ?: Synonymer" nedenfor).

Struktur og kinetik

Flere af polypeptiderne af de allosteriske enzymer mangler katalyse. Under alle omstændigheder har de også strategiske og meget specifikke steder, hvor bindingen og anerkendelsen af ​​modulatoren udføres, hvorfor et modulationsenzym, som er komplekst, kan resultere..

Dette er på grund af det faktum, at deres grad af aktivitet af katalysatoren afhænger af polariteten har modulatoren, dvs. afhængigt af, om den er negativ (inhibering) eller positiv (aftrækkeren).

Stedet hvor denne biokemiske udveksling forekommer, eller snarere den enzymatiske interaktion med modulatoren, er korrekt kendt som et allosterisk sted.

Det er her, hvor deres egenskaber opretholdes uden at modulatoren lider ændringer på et kemisk niveau. Imidlertid er forbindelsen mellem modulatoren og enzymet ikke irreversibel, tværtimod; Det kan fortrydes. Derfor kan det siges, at denne proces af allosteriske enzymer ikke er ubeboelig.

En karakteristik, der fremhæver de allosteriske enzymer, er, at de ikke svarer til de kinetiske mønstre, der opfylder Michaelis-Menten-principperne.

Med andre ord forsøgene hidtil har vist, at forbindelsen derimellem et allosterisk enzym og modulatorer (uanset dens polaritet) har en mætningskurve, der har en regelmæssig form, men sigmoidal, med lignende krumning den Græsk brev af sigma.

Forskellene i denne sigmoidform er få, uanset om modulatorer blev brugt (positive eller negative) eller slet ikke brugt.

I alle tilfælde viser hastigheden af ​​reaktionerne hos de allosteriske enzymer en række dramatiske modifikationer, hvis substratkoncentrationer er lavere sammenlignet med de negative modulatorer og højere med de positive. Til gengæld har de mellemliggende værdier, når der ikke er modulatorer forbundet med enzymerne.

Den kinetiske opførsel af allosteriske enzymer kan beskrives med to modeller: symmetrisk og sekventiel.

Symmetrisk model

I denne model kan et allosterisk enzym præsenteres i overensstemmelse med konformationerne, som er spændte og afslappede.

Underenhederne kan være i begge ender, da der er en balance, som bevæger sig mellem de to tilstande, hvor de negative modulatorer nærmer sig anstrengt konformation, mens den afslappede slutter substraterne og aktivatorer.

Sekventiel model

Med denne model har du et andet paradigme. Her er der også to konformationer, men hver kan handle uafhængigt, separat.

På dette tidspunkt kan der forekomme en stigning eller fald i affiniteterne af enzymernes biokemiske forbindelser, med niveauer af kooperativitet, som kan være af aktivering eller hæmning..

Strukturelle ændringer overføres successivt fra en underenhed til den anden, med en defineret rækkefølge.

Både de symmetriske og sekventielle modeller arbejder på egen hånd i overensstemmelse med deres egne standarder. Imidlertid kan begge modeller arbejde på en fælles måde, derfor er de ikke gensidigt udelukkende.

I disse tilfælde er der mellemliggende tilstande, hvor man observerer, hvordan konformationerne, det vil sige den spændte og den afslappede, deltager i en samarbejdsproces, hvor de biokemiske interaktioner af de allosteriske enzymer er fusioneret.

Alosterisme og kooperativitet: synonymer?

Det er blevet antaget, at alosterisme er det samme som kooperativisme, men det er ikke tilfældet. Forvirringen af ​​begge udtryk kommer tilsyneladende ud fra deres funktioner.

Det skal dog bemærkes, at denne lighed ikke er tilstrækkelig til, at alosterisme og kooperativisme kan bruges som tilsvarende ord. Begge har subtile nuancer, som man må være opmærksom på, før de falder i forkerte generaliseringer og kategoriseringer.

Det er nødvendigt at huske at de allosteriske enzymer, når de tilsluttes modulatorerne, tager en række forskellige former. Positive modulatorer aktiveres, mens negative modulatorer hæmmer.

I begge tilfælde er der en væsentlig ændring i den enzymatiske struktur på det aktive sted, hvilket igen bliver ændringen af ​​det samme aktive sted.

Et af de mest praktiske eksempler herpå ses i ikke-konkurrencedygtig inhibering, hvor den negative modulator binder til et andet enzym end substratet.

Dog kan affiniteten af ​​enzymet i forhold til substratet formindskes ved denne negative allosteriske modulator enzymer, så det kan blive en kompetitiv inhibering uanset substratets struktur er forskellig fra strukturen af ​​enzymet.

På samme måde kan det ske, at der er en forøgelse af affiniteten, eller at i stedet for en inhiberingsvirkning forekommer en invers virkning, det vil sige en aktiveringseffekt.

Fænomenet kooperativisme forekommer i mange af de allosteriske enzymer, men det bliver kun katalogiseret som sådan, når enzymerne har flere steder, hvor de formår at binde sig til substratet, så de kaldes oligomere enzymer.

Derudover fremstilles affiniteterne i overensstemmelse med det koncentrationsniveau, som effektoren har, og i dem virker de positive modulatorer, de negative og selv substratet på forskellig måde i hele denne proces.

For at producere denne effekt er det nødvendigt at præsentere flere steder, der er i stand til at forbinde substratet, og resultatet vises grafisk i videnskabelige undersøgelser som sigmoidkurver, som allerede er henvist til.

Og det er her entanglementet opstår, fordi det har tendens til at være forbundet, at hvis der er en sigmoidkurve i den enzymatiske analyse skyldes det, at det allosteriske enzym observeret nødvendigvis skal være kooperativt.

Derudover er en af ​​de faktorer, der bidrager til denne indvinding, at den grad af kooperativitet, der eksisterer i systemet, drives af allosteriske effektorer..

Dets niveau kan stige med tilstedeværelsen af ​​inhibitorer, mens det tenderer at falde, når aktivatorer er til stede.

Kinetikken forlader imidlertid kun sin sigmoid tilstand, når det bliver michaeliana, hvor koncentrationerne af aktivatoren er forhøjet.

Det er derfor klart, at sigmoidkurverne kan være antonymer af allosteriske enzymer. Selv om de fleste af disse enzymer, når dette substrat er mættet, har dette signal, er det falsk, at der kun er en allosterisk interaktion, fordi en krumning af sigmoidkinetikken ses i grafen..

At antage, at den inverse er også falsk; sigmoiden indebærer ikke fra en, der er før en udtrykkelig manifestation til utvetydig af alosterisme.

En unik alosterisme: hæmoglobin

Hæmoglobin betragtes som et klassisk eksempel på, hvad der sker med allosteriske systemer. Et substrat svarende til sigmoid-typen fastgøres i denne komponent af de røde blodlegemer.

Denne fixering kan hæmmes gennem effektorer, hvor der ikke er nogen handling på det aktive center, som ikke er andet end hæmegruppen. Den michaelske kinetik er derimod præsenteret isoleret i de underenheder, der deltager i iltfiksering.

referencer

1. Bu, Z. og Callaway, D.J. (2011). "Protein dynamik og langdistans allostering i celle signalering". Fremskridt i proteinkemi og strukturel biologi, 83: s. 163-221.
2. Huang, Z; Zhu, L. et al. (2011). "ASD: en omfattende database over allosteriske proteiner og modulatorer". Nucleic Acids Research, 39, s. D663-669.
3. Kamerlin, S.C. og Warshel, A (2010). "I begyndelsen af ​​det 21. århundrede: Er dynamikken det manglende link til forståelse af enzymkatalys?". Proteiner: Struktur, Funktion og Bioinformatik, 78 (6): pp. 1339-1375.
4. Koshland, D.E .; Némethy, G. og Filmer, D. (1966). "Sammenligning af eksperimentelle bindingsdata og teoretiske modeller i proteiner, der indeholder underenheder". Biochemistry, 5 (1): pp. 365-85.
5. Martínez Guerra, Juan José (2014). Struktur og kinetik af allosteriske enzymer. Aguascalientes, Mexico: Autonome Universitet i Aguascalientes. Gendannet fra libroelectronico.uaa.mx.
6. Monod, J., Wyman, J. og Changeux, J.P. (1965). "På naturen af ​​allosteriske overgange: en plausibel model". Journal of Molecular Biology, 12: pp. 88-118.
7. Teijón Rivera, José María; Garrido Pertierra, Amando et al. (2006). Grundlag for strukturel biokemi. Madrid: Editorial Tébar.
8. Peruvian University Cayetano Heredia (2017). Regulerende enzymer. Lima, Peru: UPCH. Hentet fra upch.edu.pe.