Allosterism veya alosterik düzenleme da aktif sitenin farklı yapısının belirli bir site, etki eden kendi alt-tabaka ve bir düzenleyici molekülünün farklı aracılık ettiği inhibisyonu veya enzim aktivasyon işlemi olarak tanımlanır.
"Allosterik" veya "allosterizm" terimi, "diğer" anlamına gelen "allos" ve "biçim" veya "yer" anlamına gelen "stereolar" anlamına gelen Yunanca "allos" köklerinden gelir; bu nedenle kelimenin tam anlamıyla "başka bir mekan", "başka bir yer" veya "başka bir yapı" olarak çevrilir.
Allosterik bir düzenlemenin grafik diyagramı. (A) Aktif site. (B) Allosterik site. (C) Substrat. (D) İnhibitör. (E) Enzim. (Kaynak: Isaac Webb Via Wikimedia Commons)
Bazı yazarlar, allosterizmi, bir sistemdeki uzak bölgelerin (örneğin bir enzimin yapısı) işlevsel bir yanıt üretmek için enerjik olarak birleştirildiği bir süreç olarak tanımlarlar, bu nedenle bir bölgedeki bir değişikliğin etkileyebileceği varsayılabilir. içinde başka herhangi biri.
Bu tip düzenleme, diğerleri arasında sinyal iletimi, metabolizma (anabolizma ve katabolizma), gen ifadesinin düzenlenmesi gibi birçok bilinen biyolojik işlemde yer alan enzimlere özgüdür.
Allosterizm ve hücresel metabolizmanın kontrolüne katılımı hakkındaki ilk fikirler, 1960'larda F. Monod, F.Jacob ve J. Changeux tarafından öne sürülürken, farklı amino asitlerin biyosentetik yollarını incelerken nihai ürünlerin birikimi.
Bu konudaki ilk yayın genetik düzenleme ile ilgili olsa da, kısa bir süre sonra Monod, Wyman ve Changeux, allosterizm kavramını enzimatik aktiviteye sahip proteinlere genişletti ve esas olarak alt birimler arasındaki etkileşimlere dayanan multimerik proteinlere dayalı bir model önerdi. bunlardan herhangi biri bir efektöre bağlandığında.
Sonraki kavramların çoğunun temeli, birkaç yıl önce Koshland tarafından sunulan "uyarılmış uyum" teorisine dayanıyordu.
Genel Özellikler
Genel olarak, tüm enzimlerin ligand bağlanması için iki farklı yeri vardır: biri, bir substrat (enzimin biyolojik aktivitesinden sorumlu) olarak işlev gören moleküllerin bağlandığı aktif bölge olarak bilinir ve diğeri diğer metabolitler için spesifik olan allosterik bölge olarak bilinir.
Bu "diğer metabolitler" allosterik efektörler olarak adlandırılır ve enzimle katalize edilen reaksiyonların hızı veya aktif bölgede substratlarına bağlandıkları afinite üzerinde olumlu veya olumsuz etkilere sahip olabilir.
Genellikle, bir enzimin allosterik sahasında bir efektörün bağlanması, yapının başka bir bölgesinde, aktivitesini veya fonksiyonel performansını değiştirerek bir etkiye neden olur.
Bir allosterik enzimin reaksiyonunun grafik şeması (Kaynak: Dosya: Enzyme allostery en.png: Dosya: Enzyme allostery.png: Allostery.png: Nicolas Le Novere (konuşma). Lenov, en.wikipediaderivative çalışma: TimVickers (konuşma) türevi çalışma: Retama (konuşma) türevi çalışma: KES47.
Doğada binlerce allosterizm veya allosterik düzenleme örneği olmasına rağmen, bazıları diğerlerinden daha öne çıkmıştır. Yapısal açıdan derinlemesine açıklanan ilk proteinlerden biri olan hemoglobin durumu böyledir.
Hemoglobin, oksijenin kan yoluyla akciğerlerden dokulara taşınmasından sorumlu olduğu için birçok hayvan için çok önemli bir proteindir. Bu protein, aynı zamanda homotropik ve heterotropik allosterik düzenleme sunar.
Hemoglobinin homotropik allosterizmi, bir oksijen molekülünün kendisini oluşturan alt birimlerden birine bağlanmasının, bitişik alt birimin başka bir oksijen molekülüne bağlandığı afiniteyi doğrudan etkilemesi ve onu arttırmasıyla ilgilidir (pozitif düzenleme veya kooperatifçilik ).
Heterotropik allosterizm
Öte yandan heterotropik allosterizm, hem pH'ın hem de 2,3-difosfogliseratın varlığının, oksijenin bu enzimin alt birimlerine bağlanması ve onu inhibe etmesi üzerindeki etkileriyle ilgilidir.
Pirimidin sentez yoluna katılan aspartat transkarbamilaz veya ATCase, allosterik regülasyonun "klasik" örneklerinden biridir. 6'sı katalitik olarak aktif ve 6'sı düzenleyici olmak üzere 12 alt birimi bulunan bu enzim, yol açtığı yolun son ürünü olan sitidin trifosfat (CTP) tarafından heterotropik olarak inhibe edilir.
Laktoz operonu
Monod, Jacob ve Changeux'un ilk fikirlerinin meyvesi, Jacob ve Monod tarafından yayınlanan, genetik düzeyde heterotropik allosterik regülasyonun tipik örneklerinden biri olan Escherichia coli i'nin laktoz operonu ile ilgili bir makaleydi.
Bu sistemin allosterik regülasyonu, bir substratın bir ürüne dönüşme kabiliyeti ile değil, bir proteinin operatör DNA bölgesine bağlanma afinitesi ile ilgilidir.
Referanslar
- Changeux, JP ve Edelstein, SJ (2005). Sinyal iletiminin allosterik mekanizmaları. Science, 308 (5727), 1424-1428.
- Goldbeter, A. ve Dupont, G. (1990). Allosterik düzenleme, işbirliği ve biyokimyasal salınımlar. Biyofiziksel kimya, 37 (1-3), 341-353.
- Jiao, W. ve Parker, EJ (2012). Protein alaşımının moleküler temelini anlamak için hesaplamalı ve deneysel tekniklerin bir kombinasyonunu kullanmak. Protein kimyası ve yapısal biyolojideki İlerlemeler (Cilt 87, s. 391-413). Akademik Basın.
- Kern, D. ve Zuiderweg, ER (2003). Allosterik regülasyonda dinamiğin rolü. Yapısal biyolojide güncel görüş, 13 (6), 748-757.
- Laskowski, RA, Gerick, F. ve Thornton, JM (2009). Proteinlerde allosterik düzenlemenin yapısal temeli. FEBS mektupları, 583 (11), 1692-1698.
- Mathews, CK, Van Holde, KE ve Ahern, KG (2000). Biochemistry, ed. San Francisco, Kaliforniya.