Функције, структура и кинетика алостеричних ензима

Тхе алостерични ензими То су органске хемикалије које се састоје од структуре од четири молекула, па се каже да је његова структура квартарна.

Укратко, алостерични ензими имају више од једног полипептидног ланца и садрже јединице у којима се врши катализа. Ово, заузврат, такође има место активности, односно хемијску размену, и из тог разлога они врше препознавање супстрата.

Другим речима, алостерични ензими се карактеришу тиме што имају више од два полипептидна ланца, чије подјединице имају различита својства: један изостерик, који је само активно место, и један алостерик, где се врши ензимска регулација..

Ово последње нема катализаторску активност, али може бити повезано са молекулом модулације који може да делује као стимуланс или препрека за реализацију активности ензима..

Кратак увод у алостеричне ензиме

Алостерични ензими имају важан задатак да олакшају варење. Како продиру у језгро молекула, ови ензими имају моћ да интервенишу у метаболизму организма, тако да имају способност да га апсорбују и излучују у складу са биохемијским потребама које настају..

Да би ово било изводљиво, неопходно је да алостерични ензими померају механизме са којима се спроводи регулаторни процес.

Ови ензими су класификовани у два аспекта: К и В. У оба случаја се обично види да њихова крива засићења није типично хипербола, већ неправилна форма која имитира грчку алфабетску сигму..

То наравно значи да њена структура и кинетика уопште нису једнаке структури мицхаелианових ензима, много мање од неалостерских ензима, јер његов супстрат изазива релевантне варијације и разлике у брзини реакције..

Структура и кинетика алостеричних ензима су директно повезане са кооперативним интеракцијама, посебно оне које нису ковалентне.

Ова претпоставка се заснива на претпоставци да је сигмоидна крива, која се црта када концентрација супстрата расте, повезана са структурним променама које се дешавају код ензима.

Међутим, ова корелација није увек апсолутна и допушта нејасноће у којима су изостављене одређене посебности у овом систему..

Фунцтион

Глобално, алостерични ензими се називају они молекули органског порекла, у којима могу да утичу на биохемијске везе између протеина и ензима..

Деловање ових алостеричних ензима развија се кроз инфилтрацију у молекуларно језгро, тако да је унутар организма одговорна за дигестивну катализу. Захваљујући томе, проширени су различити процеси повезани са гастроинтестиналним трактом, посебно у управљању метаболизмом.

Стога је примарна функција алостеричних ензима да се стара о олакшавању варења у организму. То се дешава зато што процес повезивања на који су поднесени дозвољава асимилацију хранљивих материја као и елиминацију отпада у структури организма који треба да буде фаворизован..

Стога се катализа дигестивног система континуирано развија у уравнотеженом окружењу у којем сваки модулатор има специфично алостерно место.

Поред тога, алостерични ензими су, из перспективе метаболизма, они који постижу да се ензимска активност контролише кроз флуктуације које се перципирају на нивоу стратума..

Што су мање промјене у концентрацији тог супстрата, то су веће трансформације које ће дјеловање ензима проћи, и обрнуто.

Са друге стране, вредности алостеричних ензима К могу да се повећају са минималном дозом модулатора инхибиције.

Може се десити да се у својим перформансама, алостерични ензими инхибирају на крају метаболичког процеса, нешто што се дешава у неким мултиензимским системима (они имају много врста ензима), што је много више ако су ћелијски капацитети прекорачени.

Када се то догоди, алостерични ензими осигуравају смањење каталитичке активности; у супротном, супстрат узрокује активирање ензимске активности уместо регулације.

Алостерична регулација

Познат је као ћелијски процеси у којима је ензимска активност регулисана процесом подешавања. То је могуће захваљујући чињеници да се производи повратна информација која може бити позитивна (тј. Активација) или негативна (инхибиција).

Регулација се може одвијати на различите начине, било на органској скали (супрацеллулар, изнад ћелије), трансдукцијом сигнала и ковалентном модификацијом ензима.

Фиксирање супстрата може се нормално појавити у активном центру када инхибитор није присутан.

Међутим, ако је тај алостерични центар заузет инхибитором, овај први елемент се мења у својој структури и стога се супстрат не може фиксирати.

Присуство сигмоидне кинетике може да сугерише да постоји кооперативни однос у супстрату, али то није увек правило, са изузецима (види одељак "Алостеризам и кооперативност: синоними?", Испод)..

Структура и кинетика

Неколико полипептида алостеричних ензима нема катализу. У сваком случају, они такође имају стратешка и врло специфична места на којима се врши везивање и препознавање модулатора, због чега може доћи до комплексног модулационог ензима..

То је тако због чињенице да његова већа или мања активност катализе зависи од поларитета модулатора, то јест, да ли је то негативни пол (инхибициони пол) или позитивни пол (активациони пол)..

Место где се дешава ова биохемијска размена, или боље речено ензимска интеракција са модулатором, позната је као алостерично место.

Тамо се одржавају њихове особине без да модулатор трпи промене на хемијском нивоу. Међутим, веза између модулатора и ензима није неповратна, напротив; Може се поништити. Према томе, може се рећи да овај процес алостеричних ензима није непокретан.

Једна карактеристика која истиче алостеричне ензиме је да не одговарају кинетичким обрасцима који задовољавају принципе Мицхаелис-Ментен-а..

Другим речима, досадашњи експерименти су показали да веза између алостеричног ензима и модулатора (без обзира на њихов поларитет) има криву засићења која нема правилну форму, већ сигмоидну, са закривљењем сличним Грчко писмо сигме.

Разлике у овој сигмоидној форми су мале, без обзира да ли су модулатори коришћени (позитивни или негативни) или се уопште не користе.

У свим случајевима брзина реакција алостеричних ензима показује низ драматичних модификација чије су концентрације супстрата ниже у поређењу са негативним модулаторима и више код позитивних. Заузврат, оне имају средње вриједности када не постоје модулатори повезани с ензимима.

Кинетичко понашање алостеричних ензима може се описати са два модела: симетричним и секвенцијалним.

Симетрични модел

У овом моделу, алостерични ензим се може представити према конформацијама, које су напете и опуштене.

Подјединице могу бити на једном или другом крају, будући да постоји равнотежа која се помиче између оба стања у којима се негативни модулатори приближавају напетој конформацији, док опуштени спајају супстрате и активаторе..

Секуентиал модел

Са овим моделом имате другачију парадигму. Овде постоје и две конформације, али свака може да делује независно, одвојено.

У овом тренутку може доћи до пораста или пада афинитета биохемијских веза ензима, са нивоима кооперативности који могу бити активација или инхибиција..

Структурне промене се сукцесивно преносе из једне подјединице у другу, са дефинисаним редоследом.

И симетрични и секвенцијални модели раде самостално, у складу са својим сопственим стандардима. Међутим, оба модела могу радити заједничким путем, те се стога међусобно не искључују.

У овим случајевима постоје интермедијарна стања у којима се уочава како конформације, тј. Напетост и опуштеност, учествују у процесу сарадње у којој су спојене биохемијске интеракције алостеричних ензима..

Алостеризам и кооперативност: синоними?

Верује се да је алостеризам исто што и кооперативизам, али то није случај. Збуњеност оба термина, очигледно, долази из њихових функција.

Међутим, треба напоменути да та сличност није довољна да се алостеризам и кооперативност користе као еквивалентне ријечи. Оба имају суптилне нијансе којима се мора посветити пажња прије него што падну у погрешне генерализације и категоризације.

Потребно је запамтити да алостерични ензими, када се придружују модулаторима, имају различите облике. Активирају се позитивни модулатори, док негативни модулатори инхибирају.

У оба случаја постоји значајна промена у ензиматској структури активног места, која заузврат постаје промена тог истог активног места.

Један од најпрактичнијих примера овога се види у неконкурентној инхибицији, у којој се негативни модулатор веже за ензим који није супстрат.

Међутим, афинитет овог ензима у односу на супстрат може бити смањен негативним модулатором алостеричних ензима, тако да може постати компетитивна инхибиција без обзира да ли је структура супстрата различита од структуре ензима..

Слично томе, може се десити да постоји повећање поменутог афинитета или да се уместо ефекта инхибиције јави инверзни ефекат, то јест, ефекат активације.

Феномен кооперативности појављује се у многим алостерним ензимима, али то само постаје каталогизирано као такав када ензими имају неколико мјеста гдје се успијевају везати за супстрат, па се називају олигомерним ензимима..

Поред тога, афинитети се производе у складу са нивоом концентрације коју има ефектор, ау њима позитивни модулатори, негативни и чак сам супстрат делују на различите начине током овог процеса..

Да би се постигао овај ефекат, потребно је представити неколико локација које се могу повезати са супстратом, а резултат се графички приказује у научним истраживањима као сигмоидне криве, које су већ поменуте.

И то је место где долази до преплитања, јер се обично повезује да ако постоји сигмоидна крива у ензиматској анализи то је зато што посматрани алостерички ензим мора нужно бити кооперативан..

Поред тога, један од фактора који доприносе овој замршености је да степен кооперативности који постоји у систему функционишу помоћу алостеричних ефектора..

Њен ниво се може повећати у присуству инхибитора, док се смањује када су активатори присутни.

Међутим, кинетика оставља само своје сигмоидно стање када постаје мицхаелиана у којој су концентрације активатора повишене.

Стога је јасно да сигмоидне кривуље могу бити антоними алостеричних ензима. Иако већина ових ензима, када је овај супстрат засићен, имају овај сигнал, погрешно је да постоји алостерична интеракција само зато што је кривина сигмоидне кинетике видљива на графу..

Претпоставити да је инверзна и погрешна; сигмоид не подразумева из онога што је пре експресне манифестације недвосмисленог алостеризма.

Јединствени алостеризам: хемоглобин

Хемоглобин се сматра класичним примером онога што се дешава са алостеричним системима. Супстрат који одговара сигмоидном типу је фиксиран у овој компоненти црвених крвних зрнаца.

Ова фиксација може бити инхибирана преко ефектора у којима нема дејства на активни центар, што је ништа друго него хеме група. Микеловска кинетика, с друге стране, представљена је изоловано у подјединицама које учествују у фиксацији кисеоника.

Референце

1. Бу, З. и Цаллаваи, Д.Ј. (2011). "Динамика протеина и дуготрајна алостерија у ћелијској сигнализацији". Напредак у хемији протеина и структурној биологији, 83: стр. 163-221.
2. Хуанг, З; Зху, Л. ет ал (2011). "АСД: свеобухватна база алостеричних протеина и модулатора". Нуцлеиц Ацидс Ресеарцх, 39, пп. Д663-669.
3. Камерлин, С.Ц. и Варсхел, А (2010). "На почетку 21. века: Да ли је динамика карика која недостаје за разумевање ензимске катализе?". Протеини: структура, функција и биоинформатика, 78 (6): стр. 1339-75.
4. Косхланд, Д.Е .; Неметхи, Г. и Филмер, Д. (1966). "Поређење експерименталних података везивања и теоријских модела у протеинима који садрже подјединице". Биоцхемистри, 5 (1): пп. 365-85.
5. Мартинез Гуерра, Јуан Јосе (2014). Структура и кинетика алостеричних ензима. Агуасцалиентес, Мексико: Аутономни универзитет Агуасцалиентес. Опорављено од либроелецтроницо.уаа.мк.
6. Монод, Ј., Виман, Ј. анд Цхангеук, Ј.П. (1965). "О природи алостеричких транзиција: прихватљив модел". Јоурнал оф Молецулар Биологи, 12: пп. 88-118.
7. Теијон Ривера, Јосе Мариа; Гарридо Пертиерра, Амандо ет ал (2006). Основе структурне биохемије. Мадрид: Уводник Тебар.
8. Перувиан Университи Цаиетано Хередиа (2017). Регулаторни ензими. Лима, Перу: УПЦХ. Преузето са упцх.еду.пе.