Den allosterism eller allosterisk reglering definieras som processen för hämning eller aktivering av enzym förmedlas av en regulatorisk molekyl som skiljer sig från dess substrat och som verkar vid ett specifikt ställe av dess struktur, som skiljer sig från det aktiva stället därav.
Termen "allosterisk" eller "allosterism" kommer från de grekiska rötterna "allos", vilket betyder "andra" och "stereos", vilket betyder "form" eller "plats"; så det är bokstavligen översatt som "ett annat utrymme", "en annan plats" eller "en annan struktur".
Grafiskt diagram över en allosterisk reglering. (A) Aktiv webbplats. (B) Allosterisk webbplats. (C) Substrat. (D) Hämmare. (E) enzym. (Källa: Isaac Webb via Wikimedia Commons)
Vissa författare beskriver allosterism som en process genom vilken avlägsna platser i ett system (strukturen för ett enzym, till exempel) är energiskt kopplade för att producera ett funktionellt svar, varför det kan antas att en förändring i en region kan påverka någon annan i den.
Denna typ av reglering är typisk för enzymer som deltar i flera kända biologiska processer, såsom signaltransduktion, metabolism (anabolism och katabolism), reglering av genuttryck, bland andra.
De första idéerna om allosterism och dess deltagande i kontrollen av cellulär metabolism postulerades på 1960-talet av F. Monod, F. Jacob och J. Changeux, medan de studerade de biosyntetiska vägarna för olika aminosyror, som hämmades efter ackumulering av slutprodukter.
Även om den första publikationen i detta avseende hade att göra med genetisk reglering, utökade Monod, Wyman och Changeux kort därefter begreppet allosterism till proteiner med enzymatisk aktivitet och föreslog en modell baserad på multimeriska proteiner, huvudsakligen baserad på interaktioner mellan subenheter. när något av dessa var fäst vid en effektor.
Många av de senare koncepten hade sin grund i teorin om "inducerad passform" som infördes av Koshland några år tidigare.
Allmänna funktioner
I allmänhet har alla enzymer två olika ställen för ligandbindning: ett är känt som det aktiva stället, till vilket molekylerna som fungerar som ett substrat (ansvarig för enzymens biologiska aktivitet) binder, och det andra är känd som det allosteriska stället, som är specifikt för andra metaboliter.
Dessa "andra metaboliter" kallas allosteriska effektorer och kan ha positiva eller negativa effekter på hastigheten för enzymkatalyserade reaktioner eller affiniteten med vilken de binder till sina substrat på det aktiva stället.
Vanligtvis orsakar bindningen av en effektor i det allosteriska stället för ett enzym en effekt på en annan plats i strukturen, vilket modifierar dess aktivitet eller dess funktionella prestanda.
Grafiskt schema för reaktion av ett allosteriskt enzym (Källa: File: Enzyme allostery en.png: File: Enzyme allostery.png: Allostery.png: Nicolas Le Novere (tal). Lenov på en.wikipediaderivativt arbete: TimVickers (prat) derivat) arbete: Retama (prat) derivatarbete: KES47.
Även om det finns tusentals exempel på allosterism eller allosterisk reglering i naturen, har vissa varit mer framträdande än andra. Sådant är fallet med hemoglobin, som var ett av de första proteinerna som beskrivs i djupet i den strukturella aspekten.
Hemoglobin är ett mycket viktigt protein för många djur, eftersom det ansvarar för transport av syre genom blodet från lungorna till vävnaderna. Detta protein presenterar homotropisk och heterotropisk allosterisk reglering samtidigt.
Den homotropa allosterismen av hemoglobin har att göra med det faktum att bindningen av en syrgasmolekyl till en av de subenheter som komponerar den direkt påverkar affiniteten med vilken den intilliggande underenheten binder till en annan syremolekyl, vilket ökar den (positiv reglering eller kooperativism) ).
Heterotropisk allosterism
Heterotropisk allosterism är å andra sidan relaterad till de effekter som både pH och närvaron av 2,3-difosfoglycerat har på bindningen av syre till underenheterna i detta enzym, vilket hämmar det.
Aspartattranskarbamylas eller ATCas, som deltar i pyrimidinsyntesvägen, är också ett av de "klassiska" exemplen på allosterisk reglering. Detta enzym, som har 12 underenheter, varav 6 är katalytiskt aktiva och 6 är reglerande, hämmas heterotropiskt av slutprodukten från den väg som den leder, cytidintrifosfat (CTP).
Laktosoperon
Frukten av de första idéerna från Monod, Jacob och Changeux var en artikel publicerad av Jacob och Monod relaterad till laktosoperon från Escherichia coli i, som är ett av de typiska exemplen på heterotropisk allosterisk reglering på genetisk nivå.
Den allosteriska regleringen av detta system är inte relaterad till förmågan hos ett substrat att omvandla till en produkt utan till proteinets bindningsaffinitet till operatörens DNA-region.
referenser
- Changeux, JP, & Edelstein, SJ (2005). Allosteriska mekanismer för signaltransduktion. Science, 308 (5727), 1424-1428.
- Goldbeter, A., & Dupont, G. (1990). Allosterisk reglering, kooperativitet och biokemiska svängningar. Biofysisk kemi, 37 (1-3), 341-353.
- Jiao, W., & Parker, EJ (2012). Med hjälp av en kombination av beräkning och experimentella tekniker för att förstå den molekylära basen för proteinallosteri. I framsteg inom proteinkemi och strukturell biologi (vol. 87, sid. 391-413). Academic Press.
- Kern, D., & Zuiderweg, ER (2003). Dynamikens roll i allosterisk reglering. Aktuellt yttrande inom strukturbiologi, 13 (6), 748-757.
- Laskowski, RA, Gerick, F., & Thornton, JM (2009). Den strukturella grunden för allosterisk reglering i proteiner. FEBS-brev, 583 (11), 1692-1698.
- Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). Biochemistry, ed. San Francisco, Kalif.