allosterismข้อบังคับหรือ allosteric ถูกกำหนดให้เป็นกระบวนการของการยับยั้งหรือกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ไกล่เกลี่ยโดยโมเลกุลที่แตกต่างกันการกำกับดูแลจากสารตั้งต้นและที่ตนทำหน้าที่ในเว็บไซต์ที่เฉพาะเจาะจงของโครงสร้างที่แตกต่างจากการใช้งานเว็บไซต์ดังกล่าว
คำว่า "allosteric" หรือ "allosterism" มาจากรากศัพท์ภาษากรีก "allos" ซึ่งแปลว่า "อื่น ๆ " และ "stereós" ซึ่งหมายถึง "รูปแบบ" หรือ "สถานที่"; ดังนั้นจึงแปลตามตัวอักษรว่า "พื้นที่อื่น" "ที่อื่น" หรือ "โครงสร้างอื่น"
แผนภาพกราฟิกของกฎระเบียบ allosteric (A) ไซต์ที่ใช้งานอยู่ (B) ไซต์ Allosteric (C) พื้นผิว (D) สารยับยั้ง (E) เอนไซม์ (ที่มา: Isaac Webb ผ่าน Wikimedia Commons)
ผู้เขียนบางคนอธิบายว่า allosterism เป็นกระบวนการที่ไซต์ระยะไกลในระบบ (โครงสร้างของเอนไซม์เป็นต้น) ถูกรวมเข้าด้วยกันอย่างกระตือรือร้นเพื่อสร้างการตอบสนองเชิงหน้าที่ซึ่งเป็นสาเหตุที่สามารถสันนิษฐานได้ว่าการเปลี่ยนแปลงในภูมิภาคอาจส่งผลกระทบ อื่น ๆ ในนั้น
กฎระเบียบประเภทนี้เป็นเรื่องปกติของเอนไซม์ที่มีส่วนร่วมในกระบวนการทางชีววิทยาที่เป็นที่รู้จักหลายอย่างเช่นการถ่ายทอดสัญญาณการเผาผลาญ (anabolism และ catabolism) การควบคุมการแสดงออกของยีนเป็นต้น
แนวคิดแรกเกี่ยวกับ allosterism และการมีส่วนร่วมในการควบคุมการเผาผลาญของเซลล์ได้รับการตั้งสมมติฐานในทศวรรษที่ 1960 โดย F.Monod, F.Jacob และ J. Changeux ในขณะที่พวกเขาศึกษาวิถีการสังเคราะห์ทางชีวสังเคราะห์ของกรดอะมิโนที่แตกต่างกันซึ่งถูกยับยั้งหลังจาก การสะสมของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
แม้ว่าการตีพิมพ์ครั้งแรกในเรื่องนี้จะเกี่ยวข้องกับการควบคุมทางพันธุกรรม แต่ไม่นานต่อมา Monod, Wyman และ Changeux ได้ขยายแนวคิดเรื่องการสร้าง Allosterism ไปสู่โปรตีนที่มีกิจกรรมของเอนไซม์และเสนอแบบจำลองที่ใช้โปรตีนหลายชนิดโดยพิจารณาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างหน่วยย่อยเป็นหลัก เมื่อสิ่งเหล่านี้ติดอยู่กับเอฟเฟกต์
หลายแนวคิดในภายหลังมีรากฐานในทฤษฎี "ความพอดีที่เกิดขึ้น" ที่ Koshland แนะนำเมื่อไม่กี่ปีก่อนหน้านี้
คุณสมบัติทั่วไป
โดยทั่วไปเอนไซม์ทั้งหมดมีสองไซต์ที่แตกต่างกันสำหรับการจับลิแกนด์: หนึ่งเรียกว่าไซต์ที่ใช้งานซึ่งโมเลกุลที่ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้น (รับผิดชอบต่อกิจกรรมทางชีวภาพของเอนไซม์) จับตัวและอีกแห่งคือ เรียกว่าไซต์อัลโลสเตอริกซึ่งเฉพาะสำหรับสารอื่น ๆ
"สารอื่น ๆ " เหล่านี้เรียกว่า allosteric effectors และอาจมีผลในเชิงบวกหรือเชิงลบต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาหรือความสัมพันธ์ที่พวกมันจับกับสารตั้งต้นที่บริเวณที่ทำงาน
โดยปกติการจับตัวกันของเอฟเฟกเตอร์ในไซต์อัลโลสเตอริกของเอนไซม์จะทำให้เกิดผลกระทบในไซต์อื่นของโครงสร้างการปรับเปลี่ยนกิจกรรมหรือประสิทธิภาพการทำงานของมัน
โครงร่างกราฟิกของปฏิกิริยาของเอนไซม์ allosteric (ที่มา: ไฟล์: Enzyme allostery en.png: File: Enzyme allostery.png: Allostery.png: Nicolas Le Novere (talk) Lenov ที่ en.wikipediaderivative work: TimVickers (talk) derivative งาน: Retama (พูดคุย) งานอนุพันธ์: KES47
แม้ว่าจะมีตัวอย่างหลายพันตัวอย่างของ allosterism หรือ allosteric regulation ในธรรมชาติ แต่บางตัวอย่างก็โดดเด่นกว่าคนอื่น ๆ นั่นคือกรณีของฮีโมโกลบินซึ่งเป็นหนึ่งในโปรตีนชนิดแรกที่อธิบายในเชิงลึกในด้านโครงสร้าง
ฮีโมโกลบินเป็นโปรตีนที่สำคัญมากสำหรับสัตว์หลายชนิดเนื่องจากมีหน้าที่ในการขนส่งออกซิเจนผ่านเลือดจากปอดไปยังเนื้อเยื่อ โปรตีนนี้นำเสนอกฎระเบียบเกี่ยวกับ homotropic และ heterotropic allosteric ในเวลาเดียวกัน
homotropic allosterism ของฮีโมโกลบินเกี่ยวข้องกับข้อเท็จจริงที่ว่าการจับโมเลกุลออกซิเจนกับหนึ่งในหน่วยย่อยที่ประกอบกันส่งผลโดยตรงต่อความสัมพันธ์ที่หน่วยย่อยที่อยู่ติดกันผูกกับโมเลกุลออกซิเจนอื่นเพิ่มขึ้น (กฎระเบียบเชิงบวกหรือการประสานความร่วมมือ )
Heterotropic allosterism
ในทางกลับกัน heterotropic allosterism เกี่ยวข้องกับผลกระทบที่ทั้ง pH และการปรากฏตัวของ 2,3-diphosphoglycerate มีผลต่อการจับออกซิเจนกับหน่วยย่อยของเอนไซม์นี้ซึ่งยับยั้งมัน
Aspartate transcarbamylase หรือ ATCase ซึ่งมีส่วนร่วมในเส้นทางการสังเคราะห์ไพริมิดีนก็เป็นหนึ่งในตัวอย่าง "คลาสสิก" ของกฎข้อบังคับ allosteric เอนไซม์นี้ซึ่งมีหน่วยย่อย 12 หน่วยซึ่ง 6 หน่วยมีฤทธิ์เร่งปฏิกิริยาและ 6 เป็นข้อบังคับถูกยับยั้งโดยผลิตภัณฑ์สุดท้ายของทางเดินที่นำไปสู่ cytidine triphosphate (CTP)
แลคโตสโอเพรอน
ผลของความคิดแรกของ Monod, Jacob และ Changeux เป็นบทความที่เผยแพร่โดย Jacob และ Monod ที่เกี่ยวข้องกับแลคโตสโอเพรอนของ Escherichia coli i ซึ่งเป็นหนึ่งในตัวอย่างทั่วไปของการควบคุม heterotropic allosteric ในระดับพันธุกรรม
กฎระเบียบ allosteric ของระบบนี้ไม่เกี่ยวข้องกับความสามารถของสารตั้งต้นในการเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ แต่เป็นความสัมพันธ์ที่มีผลผูกพันของโปรตีนกับพื้นที่ DNA ของตัวดำเนินการ
อ้างอิง
- Changeux, JP และ Edelstein, SJ (2005) กลไก Allosteric ของการส่งสัญญาณ วิทยาศาสตร์, 308 (5727), 1424-1428.
- Goldbeter, A. , & Dupont, G. (1990). กฎระเบียบ Allosteric ความร่วมมือและการสั่นทางชีวเคมี เคมีชีวฟิสิกส์, 37 (1-3), 341-353.
- Jiao, W. , & Parker, EJ (2012). การใช้เทคนิคการคำนวณและการทดลองร่วมกันเพื่อทำความเข้าใจพื้นฐานระดับโมเลกุลสำหรับการจัดสรรโปรตีน ความก้าวหน้าทางเคมีโปรตีนและชีววิทยาโครงสร้าง (เล่ม 87, หน้า 391-413) สำนักพิมพ์วิชาการ.
- Kern, D. , & Zuiderweg, ER (2003). บทบาทของพลวัตในการควบคุม allosteric ความคิดเห็นปัจจุบันในชีววิทยาโครงสร้าง, 13 (6), 748-757.
- Laskowski, RA, Gerick, F. , และ Thornton, JM (2009) พื้นฐานโครงสร้างของการควบคุม allosteric ในโปรตีน ตัวอักษร FEBS, 583 (11), 1692-1698
- Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000) ชีวเคมี, ed. ซานฟรานซิสโกแคลิฟอร์เนีย