The allosterism atau allosteric peraturan ditakrifkan sebagai proses perencatan atau pengaktifan enzim diselesaikan oleh yang lain molekul peraturan dari substrat dan tempat daya yang bertindak di tapak tertentu struktur, berbeza daripada tapak aktif daripadanya.
Istilah "allosteric" atau "allosterism" berasal dari akar Yunani "allos", yang bermaksud "lain" dan "stereós", yang bermaksud "bentuk" atau "tempat"; jadi ia secara harfiah diterjemahkan sebagai "ruang lain", "tempat lain" atau "struktur lain".
Gambarajah grafik peraturan alosterik. (A) Laman web aktif. (B) Laman web alosterik. (C) Substrat. (D) Perencat. (E) Enzim. (Sumber: Isaac Webb Melalui Wikimedia Commons)
Beberapa pengarang menggambarkan alosterisme sebagai proses di mana lokasi terpencil dalam sistem (struktur enzim, misalnya) digabungkan secara bertenaga untuk menghasilkan tindak balas fungsional, itulah sebabnya dapat diasumsikan bahawa perubahan di suatu wilayah dapat mempengaruhi yang lain di dalamnya.
Jenis peraturan ini khas untuk enzim yang berpartisipasi dalam beberapa proses biologi yang diketahui, seperti transduksi isyarat, metabolisme (anabolisme dan katabolisme), peraturan ekspresi gen, antara lain.
Idea pertama mengenai alosterisme dan penyertaannya dalam pengendalian metabolisme selular dinyatakan pada tahun 1960 oleh F. Monod, F. Jacob dan J. Changeux, ketika mereka mengkaji jalur biosintetik dari asid amino yang berbeza, yang dihambat setelah pengumpulan produk akhir.
Walaupun penerbitan pertama dalam hal ini ada hubungannya dengan peraturan genetik, tidak lama kemudian Monod, Wyman dan Changeux memperluas konsep alosterisme kepada protein dengan aktiviti enzimatik dan mencadangkan model berdasarkan protein multimerik, berdasarkan terutamanya pada interaksi antara subunit. apabila mana-mana yang terpasang pada efektor.
Banyak konsep kemudian mempunyai landasan dalam teori "induced fit" yang diperkenalkan oleh Koshland beberapa tahun sebelumnya.
Ciri-ciri umum
Secara amnya, semua enzim mempunyai dua tempat yang berbeza untuk mengikat ligan: satu dikenali sebagai tapak aktif, di mana molekul yang berfungsi sebagai substrat (bertanggungjawab untuk aktiviti biologi enzim) mengikat, dan yang lain adalah dikenali sebagai laman alosterik, yang khusus untuk metabolit lain.
"Metabolit lain" disebut sebagai efektor alosterik dan boleh memberi kesan positif atau negatif terhadap kadar tindak balas yang dikatalisis oleh enzim atau pertalian dengan mana ia mengikat pada substratnya di tapak aktif.
Biasanya, pengikatan efektor di tapak alosterik enzim menyebabkan kesan di tapak struktur yang lain, mengubah aktiviti atau prestasi fungsinya.
Skema grafik tindak balas enzim allosteric (Sumber: Fail: Enzim allostery en.png: File: Enzyme allostery.png: Allostery.png: Nicolas Le Novere (bicara). Lenov di karya en.wikipediaderivative: TimVickers (talk) derivatif karya: Karya terbitan Retama (bicara): KES47.
Walaupun terdapat ribuan contoh alosterisme atau peraturan alosterik, beberapa yang lebih menonjol daripada yang lain. Begitulah kes hemoglobin, yang merupakan salah satu protein pertama yang dijelaskan secara mendalam dalam aspek struktur.
Hemoglobin adalah protein yang sangat penting bagi banyak haiwan, kerana ia bertanggungjawab untuk mengangkut oksigen melalui darah dari paru-paru ke tisu. Protein ini menunjukkan peraturan alosterik homotropik dan heterotropik pada masa yang sama.
Alosterisme homotropik hemoglobin ada kaitannya dengan pengikatan molekul oksigen ke salah satu subunit yang menyusunnya secara langsung mempengaruhi pertalian dengan subunit bersebelahan dengan molekul oksigen lain, meningkatkannya (peraturan positif atau kooperativisme ).
Allosterisme heterotropik
Allosterisme heterotropik, sebaliknya, berkaitan dengan kesan yang terdapat pada pH dan kehadiran 2,3-difosfogliserat pada pengikatan oksigen ke subunit enzim ini, menghambatnya.
Aspartate transcarbamylase atau ATCase, yang mengambil bahagian dalam jalur sintesis pyrimidine, juga merupakan salah satu contoh "klasik" peraturan alosterik. Enzim ini, yang mempunyai 12 subunit, di antaranya 6 aktif secara pemangkin dan 6 bersifat pengawalseliaan, dihambat secara heterotropik oleh produk akhir dari jalan yang dipimpinnya, sitidin trifosfat (CTP).
Operon laktosa
Buah idea pertama Monod, Jacob dan Changeux adalah artikel yang diterbitkan oleh Jacob dan Monod yang berkaitan dengan operasi laktosa Escherichia coli i, yang merupakan salah satu contoh khas peraturan alosterik heterotropik pada tahap genetik.
Peraturan alosterik sistem ini tidak berkaitan dengan kemampuan substrat untuk berubah menjadi produk, tetapi dengan pertalian protein yang mengikat dengan wilayah DNA operator.
Rujukan
- Changeux, JP, & Edelstein, SJ (2005). Mekanisme alosterik transduksi isyarat. Sains, 308 (5727), 1424-1428.
- Goldbeter, A., & Dupont, G. (1990). Peraturan Allosteric, kerjasama, dan ayunan biokimia. Kimia biofizik, 37 (1-3), 341-353.
- Jiao, W., & Parker, EJ (2012). Menggunakan gabungan teknik komputasi dan eksperimen untuk memahami asas molekul untuk alosteri protein. Dalam Kemajuan dalam kimia protein dan biologi struktur (Vol. 87, hlm. 391-413). Akhbar Akademik.
- Kern, D., & Zuiderweg, ER (2003). Peranan dinamika dalam peraturan alosterik. Pendapat semasa dalam biologi struktur, 13 (6), 748-757.
- Laskowski, RA, Gerick, F., & Thornton, JM (2009). Asas struktur peraturan alosterik dalam protein. Surat FEBS, 583 (11), 1692-1698.
- Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). Biokimia, ed. San Francisco, Calif.