Ang allosterism o allosteric regulation ay tinukoy bilang proseso ng pagsugpo o pag-activate ng enzyme na pinagsama ng isang molekula ng regulasyon na naiiba sa substrate nito at na kumikilos sa isang tiyak na site ng istraktura nito, na naiiba sa aktibong site nito.
Ang salitang "allosteric" o "allosterism" ay nagmula sa mga salitang Griyego na "allos", na nangangahulugang "iba pang" at "stereós", na nangangahulugang "form" o "lugar"; kaya literal na isinalin bilang "ibang puwang", "ibang lugar" o "ibang istraktura".
Graphic diagram ng isang allosteric regulation. (A) Aktibong site. (B) Allosteric site. (C) Ibabaw. (D) Inhibitor. (E) Enzyme. (Pinagmulan: Isaac Webb Via Wikimedia Commons)
Ang ilang mga may-akda ay naglalarawan ng allosterism bilang isang proseso kung saan ang mga malalayong site sa isang sistema (ang istraktura ng isang enzyme, halimbawa) ay masigla na kaisa upang makagawa ng isang functional na pagtugon, na kung bakit maaari itong ipagpalagay na ang isang pagbabago sa isang rehiyon ay maaaring makaapekto alinman sa iba pa.
Ang ganitong uri ng regulasyon ay pangkaraniwan ng mga enzymes na nakikilahok sa maraming kilalang biological na proseso, tulad ng signal transduction, metabolismo (anabolism at catabolism), regulasyon ng expression ng gene, bukod sa iba pa.
Ang mga unang ideya tungkol sa allosterism at ang pakikilahok nito sa kontrol ng cellular metabolism ay na-post noong 1960s nina F. Monod, F. Jacob at J. Changeux, habang pinag-aralan nila ang mga biosynthetic na landas ng iba't ibang mga amino acid, na hinarang pagkatapos ng akumulasyon ng mga pangwakas na produkto.
Bagaman ang unang publication sa pagsasaalang-alang na ito ay may kaugnayan sa regulasyon ng genetic, sa isang maikling oras mamaya Monod, Wyman at Changeux pinalawak ang konsepto ng allosterism sa mga protina na may aktibidad na enzymatic at iminungkahi ang isang modelo batay sa multimeric protein, na nakabatay sa mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga subunits. kapag ang alinman sa mga ito ay nakadikit sa isang effector.
Marami sa mga susunod na konsepto ay nagkaroon ng kanilang mga pundasyon sa teorya ng "sapilitan akma" na ipinakilala ni Koshland ilang taon na ang nakaraan.
Pangkalahatang tampok
Sa pangkalahatan, ang lahat ng mga enzyme ay may dalawang magkakaibang mga site para sa ligid na nagbubuklod: ang isa ay kilala bilang aktibong site, kung saan ang mga molekula na gumana bilang isang substrate (responsable para sa biological na aktibidad ng enzyme) ay nagbubuklod, at ang iba pa ay kilala bilang allosteric site, na kung saan ay tiyak para sa iba pang mga metabolite.
Ang mga "iba pang mga metabolite" ay tinatawag na allosteric effectors at maaaring magkaroon ng positibo o negatibong epekto sa rate ng mga reaksyon na catalyzed na enzyme o ang pagkakaugnay na kung saan sila ay nagbubuklod sa kanilang mga substrate sa aktibong site.
Karaniwan, ang pagbubuklod ng isang effector sa allosteric site ng isang enzyme ay nagiging sanhi ng isang epekto sa isa pang site ng istraktura, binabago ang aktibidad nito o ang pagganap na pagganap nito.
Graphic scheme ng reaksyon ng isang allosteric enzyme (Pinagmulan: File: Enzyme allostery en.png: File: Enzyme allostery.png: Allostery.png: Nicolas Le Novere (usapan). gawain: Retama (pag-uusap) gawaing nagmula: KES47.
Bagaman mayroong libu-libong mga halimbawa ng allosterism o allosteric regulation sa kalikasan, ang ilan ay mas kilalang kaysa sa iba. Ganito ang kaso ng hemoglobin, na kung saan ay isa sa mga unang protina na inilarawan nang malalim sa aspeto ng istruktura.
Ang Hemoglobin ay isang napakahalagang protina para sa maraming mga hayop, dahil responsable ito sa transportasyon ng oxygen sa pamamagitan ng dugo mula sa baga hanggang sa mga tisyu. Ang protina na ito ay nagtatanghal ng regulasyon ng homotropic at heterotropic sa parehong oras.
Ang homotropic allosterism ng hemoglobin ay may kinalaman sa katotohanan na ang pagbubuklod ng isang oxygen na molekula sa isa sa mga subunits na bumubuo nito nang direkta ay nakakaapekto sa pagkakaugnay na kung saan ang katabing subunit ay nagbubuklod sa isa pang molekulang oxygen, na nadaragdagan ito (positibong regulasyon o kooperatiba ).
Heterotropic allosterism
Ang Heterotropic allosterism, sa kabilang banda, ay nauugnay sa mga epekto na kapwa ng pH at pagkakaroon ng 2,3-diphosphoglycerate ay may pagbubuklod ng oxygen sa mga subunits ng enzim na ito, na pumipigil dito.
Ang Aspartate transcarbamylase o ATCase, na nakikilahok sa landas ng synty ng pyrimidine, ay isa rin sa "klasikong" mga halimbawa ng regulasyon ng allosteric. Ang enzyme na ito, na mayroong 12 subunits, kung saan ang 6 ay catalytically aktibo at 6 ang regulasyon, ay heterotropically inhibited sa pagtatapos ng produkto ng pathway na pinamumunuan nito, ang cytidine triphosphate (CTP).
Lactose operon
Ang bunga ng mga unang ideya ng Monod, Jacob at Changeux ay isang artikulo na inilathala nina Jacob at Monod na may kaugnayan sa lactose operon ng Escherichia coli i, na kung saan ay isa sa mga karaniwang halimbawa ng regulasyon ng heterotropic allosteric sa antas ng genetic.
Ang regulasyon ng allosteric ng sistemang ito ay hindi nauugnay sa kakayahan ng isang substrate na mag-convert sa isang produkto, ngunit sa nagbubuklod na pagkakaugnay ng isang protina sa rehiyon ng DNA ng operator.
Mga Sanggunian
- Changeux, JP, & Edelstein, SJ (2005). Ang mga mekanismo ng allosteric ng transduction ng signal. Agham, 308 (5727), 1424-1428.
- Goldbeter, A., & Dupont, G. (1990). Ang regulasyon ng Allosteric, kooperasyon, at mga biochemical oscillations. Biophysical chemistry, 37 (1-3), 341-353.
- Jiao, W., & Parker, EJ (2012). Gamit ang isang kombinasyon ng computational at pang-eksperimentong pamamaraan upang maunawaan ang batayang molekular para sa allostery ng protina. Sa Mga Pagsulong sa kimika ng protina at istruktura na biology (Tomo 87, pp. 391-413). Akademikong Press.
- Kern, D., & Zuiderweg, ER (2003). Ang papel ng dinamika sa regulasyon ng allosteric. Kasalukuyang opinyon sa istruktura biology, 13 (6), 748-757.
- Laskowski, RA, Gerick, F., & Thornton, JM (2009). Ang istrukturang batayan ng allosteric regulation sa mga protina. Ang mga titik ng FEBS, 583 (11), 1692-1698.
- Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). Biochemistry, ed. San Francisco, Calif.