Allosterism תקנה או האלוסטריים מוגדרים כתהליך של עיכוב או הפעלה של אנזים בתיווך שונה מולקולה רגולטוריות מן המצע שלה הפועל באתר ספציפי של המבנה שלה, שונה מהאתר הפעיל ממנו.
המונח "אלוסטריסטי" או "אלוסטרליזם" מקורו בשורשים היוונים "אלוס", שפירושו "אחר" ו"סטריוס ", שפירושו" צורה "או" מקום "; כך שהוא מתורגם ממש כ"מרחב אחר "," מקום אחר "או" מבנה אחר ".
תרשים גרפי של תקנה אלוסטרית. (א) אתר פעיל. (ב) אתר אלוסטרי. (ג) מצע. (ד) מעכב. (ה) אנזים. (מקור: יצחק ווב דרך ויקימדיה Commons)
חלק מהכותבים מתארים את האוסטרוליזם כתהליך שבו אתרים מרוחקים במערכת (מבנה האנזים, למשל) מחוברים באופן אנרגטי ליצירת תגובה פונקציונאלית, וזו הסיבה שניתן להניח ששינוי באזור יכול להשפיע כל אחד אחר בזה.
ויסות מסוג זה אופייני לאנזימים המשתתפים בתהליכים ביולוגיים ידועים רבים, כגון הולכת אותות, מטבוליזם (אנאבוליזם וקטבוליזם), ויסות ביטוי הגנים, בין היתר.
הרעיונות הראשונים בנושא אלוסטרוליזם והשתתפותו בבקרה על חילוף החומרים התאיים הוצבו בשנות השישים על ידי פ. מונוד, פ. ג'ייקוב וג'יי צ'אנג'וקס, בעוד הם חקרו את המסלולים הביוסינתטיים של חומצות אמינו שונות, שעיכבו לאחר הצטברות של מוצרים סופיים.
אף על פי שהפרסום הראשון בעניין זה היה קשור לוויסות גנטי, זמן קצר אחר כך הרחיבו מונוד, ווימן ו Changeux את מושג האלוסטרואיזם לחלבונים בעלי פעילות אנזימטית והציעו מודל המבוסס על חלבונים מולטימריים, המבוסס בעיקר על האינטראקציות בין יחידות משנה. כאשר מישהו מאלה הצטרף למפלט.
רבים מהמושגים המאוחרים יותר היוו את יסודותיהם בתיאוריית "הכושר המושרה" שהונהגה על ידי קושלנד כמה שנים קודם לכן.
מאפיינים כלליים
באופן כללי, לכל האנזימים שני אתרים שונים לקשירת ליגנד: האחד מכונה האתר הפעיל, אליו נקשרות המולקולות שמתפקדות כמצע (האחראי לפעילותו הביולוגית של האנזים), והשנייה היא הידוע כאתר האלסטרואי, שהוא ספציפי למטבוליטים אחרים.
"מטבוליטים אחרים" אלה נקראים אפקטורים אלסטרואסטיים ויכולים להיות בעלי השפעות חיוביות או שליליות על קצב התגובות המוזרזות באנזים או על הזיקה שבה הם נקשרים למצעים שלהם באתר הפעיל.
בדרך כלל, קשירת אפקטור באתר האלסטרוסטרי של האנזים גורמת להשפעה באתר אחר במבנה, ומשנה את פעילותו או את ביצועיו התפקודיים.
שרטוט גרפי של תגובת אנזים אלוסטרי (מקור: קובץ: אנזים allostery en.png: קובץ: Enzyme allostery.png: Allostery.png: Nicolas Le Novere (שיחה). Lenov בעבודה en.wikipediaderivative: נגזרת TimVickers (שיחה)) עבודה: עבודה נגזרת של ריטמה (שיחה): KES47.
למרות שישנם אלפי דוגמאות לאלוסטרליזם או רגולציה אלסטרואלית, חלקן בולטות יותר מאחרות. כזה הוא המקרה של המוגלובין, שהיה אחד החלבונים הראשונים שתוארו לעומק בפן המבני.
המוגלובין הוא חלבון חשוב מאוד עבור בעלי חיים רבים, מכיוון שהוא אחראי להובלת חמצן דרך הדם מהריאות לרקמות. חלבון זה מציג ויסות אלוסטרלי הומוטרופי והטרוטרופי בו זמנית.
האלסטרואיזם ההומוטרופי של המוגלובין קשור לעובדה שקשירת מולקולת חמצן לאחת מיחידות המשנה המרכיבות אותו משפיעה ישירות על הזיקה שבה תתקשר יחידה תת-סמוכה למולקולת חמצן אחרת, מגדילה אותה (ויסות חיובי או קואופרטיביות) ).
אלסטרוליזם הטרוטרופי
לעומת זאת, האלסטרואיזם ההטרוטרופי קשור להשפעות שיש גם ל- pH וגם לנוכחות של 2,3-דו-פוספוגליצרט על קשירת החמצן לתת-יחידות אנזים זה, ומעכבים אותו.
אספרטט טרנסקרבמילאז או ATCase, המשתתפים במסלול סינתזת הפירימידין, הם גם אחת הדוגמאות ה"קלאסיות "לוויסות אלוסטרלי. אנזים זה, הכולל 12 יחידות משנה, מתוכם 6 פעילים קטליטית ו -6 הם רגולטוריים, מונע הטרוטרופית על ידי התוצר הסופי של המסלול שהוא מוביל, ציטדין טריפוספט (CTP).
אופרון לקטוז
פרי הרעיונות הראשונים של Monod, Jacob ו- Changeux היה מאמר שפרסמו Jacob and Monod שקשור לאופרטון הלקטוז של Escherichia coli i, שהיא אחת הדוגמאות האופייניות לוויסות אלסטרוסטרי הטרוטרופי ברמה הגנטית.
הרגולציה האלסטרוסטרית של מערכת זו אינה קשורה ליכולתו של מצע להמרה למוצר, אלא לזיקה המחייבת של חלבון לאזור ה- DNA של המפעיל.
הפניות
- Changeux, JP, & Edelstein, SJ (2005). מנגנונים אלוסטריים של הולכת אות. מדע, 308 (5727), 1424-1428.
- גולדבטר, א ', ודופונט, ג' (1990). ויסות אלוסטרלי, שיתופי פעולה ותנודות ביוכימיות. כימיה ביו-פיזיקלית, 37 (1-3), 341-353.
- Jiao, W., & Parker, EJ (2012). שימוש בשילוב של טכניקות חישוב וניסוי להבנת הבסיס המולקולרי לאלגוריית חלבונים. בהתקדמות בכימיה של חלבון ובביולוגיה מבנית (כרך 87, עמ '391-413). עיתונות אקדמית.
- Kern, D., & Zuiderweg, ER (2003). תפקידה של הדינמיקה בוויסות אלוסטריסטי. חוות דעת נוכחית בביולוגיה מבנית, 13 (6), 748-757.
- Laskowski, RA, Gerick, F., and Thornton, JM (2009). הבסיס המבני של ויסות אלוסטרלי בחלבונים. מכתבי FEBS, 583 (11), 1692-1698.
- Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). ביוכימיה, עורכת. סן פרנסיסקו, קליף.