Indukowane dopasowanie

Plik Indukowane dopasowanie- Teoria sięga Koshlanda i odpowiada rozszerzeniu zasady blokady na klucz, która opiera się na dokładności dopasowania struktur anatomicznych. Indukowane dopasowanie odnosi się do enzymów, takich jak kinaza, które zmieniają swoją konformację, tworząc kompleks enzym-ligand. W przypadku defektów enzymów na zasadę indukowanego dopasowania mogą wpływać zaburzenia.

Co to jest Induced Fit?

Wiele procesów zachodzących w organizmie działa na zasadzie zamka na klucz lub ręki w rękawicy. Dotyczy to na przykład połączeń przegubowych. Głowica przegubu wchodzi w gniazdo stawu jak klucz w zamku lub dłoń w rękawicy. Drzwi otwierają się tylko wtedy, gdy klucz jest dokładnie w zamku. W tym samym kontekście pewne funkcje ciała otwierają się tylko wtedy, gdy struktury ściśle się spotykają.

Induced fit to specjalna forma zasady klucza w zamku. Jest to teoria tworzenia kompleksów białko-ligand, na przykład kompleksu enzym-substrat w kontekście reakcji katalizowanych enzymatycznie.

Uważa się, że Daniel E. Koshland jako pierwszy opisał tę teorię i po raz pierwszy postulował ją w 1958 roku. W przeciwieństwie do zasady zamka na klucz, teoria indukowanego dopasowania nie zakłada dwóch statycznych struktur. W szczególności w przypadku kompleksów białko-ligand zmiana konformacyjna w zaangażowanym białku powinna umożliwić utworzenie kompleksu. Ligand i białko, a raczej enzym, Koshland postrzegany jako dynamiczny i mówił o interakcji, która przenosi oboje partnerów do zmiany konformacji w celu tworzenia złożonego.

Funkcja i zadanie

Istnieje specyficzność wiązania między enzymami i substratami. Ta wiążąca specyficzność implikuje zasadę blokady klucza. Każdy enzym ma aktywne centrum. W przypadku tworzenia kompleksu z ligandem, środek ten jest precyzyjnie ukształtowany w taki sposób, aby prawie idealnie pasował do przestrzennego kształtu zamierzonego podłoża.

Jednak w przypadku wielu enzymów centrum aktywne w każdym przypadku występuje w postaci niezbyt precyzyjnej, o ile nie jest związane z substratem. Ta obserwacja wydaje się być sprzeczna z zasadą zamka i klucza, ponieważ enzymy i ich ligandy początkowo wydają się dostosowywać swój kształt.

Gdy tylko enzym przyczepi się do liganda, powstają interakcje międzycząsteczkowe. Te interakcje na poziomie międzycząsteczkowym prowadzą do zmiany konformacji enzymu. Pod pojęciem konformacji należy rozumieć różne możliwe układy poszczególnych atomów w cząsteczce, które wynikają z prostego obrotu wokół osi. Zmiana konformacji enzymów odpowiada zmianie przestrzennego układu ich cząsteczek i umożliwia jedynie utworzenie kompleksu enzym-substrat.

Heksokinaza jako enzymy katalizuje na przykład pierwszy etap glikolizy. Gdy tylko te enzymy wejdą w kontakt z substratem, glukozą, można zaobserwować indukowane dopasowanie w sensie tworzenia „indukowanego dopasowania”. Enzym heksokinaza fosforyluje swój ligand, glukozę, zużywając ATP do utworzenia glukozo-6-fosforanu.

Struktura wody przypomina tę z grupy alkoholowej atomu C6, którą enzym fosforyluje podczas reakcji. Ze względu na mały rozmiar cząsteczki wody mogłyby przyczepiać się do centrum aktywnego enzymu, tak że następowałaby hydroliza ATP. Jednak indukowane dopasowanie pozwala heksokinazie katalizować konwersję glukozy z wysoką specyficznością, tak że hydroliza ATP musi mieć miejsce w niewielkim stopniu. Mechanizm indukowanego dopasowania zwiększa specyficzność substratu.

Zasadę w organizmie ludzkim można zaobserwować szczególnie w przypadku kinaz. Indukowana adaptacja nie dotyczy każdego kompleksu ligand-receptor, ponieważ zmiana konformacyjna obu partnerów jest w wielu przypadkach naturalnymi ograniczeniami.

Choroby i dolegliwości

Zasada indukowanego dopasowania jest zaburzona w przypadku różnych defektów enzymów. Na przykład w fenyloketonurii aktywność enzymów jest ograniczona lub całkowicie zawodzą. Zwykle jest to spowodowane defektem genetycznym. W fenyloketonurii enzym hydroksylaza fenyloalaniny jest uszkodzony. Fenyloalanina nie jest już przekształcana w tyrozynę i odpowiednio się gromadzi. Powstają substancje neurotoksyczne, przez co oprócz upośledzenia umysłowego pacjent ma skłonność do skurczów. Defekty enzymatyczne są zwykle genetyczne i spowodowane są nieprawidłowo zakodowaną sekwencją aminokwasów w DNA.

Choroby metaboliczne spowodowane defektami enzymów i taką zaburzoną zasadą indukowanego dopasowania są znane jako enzymopatie. Defekty kinazy pirogronianowej są obecne, na przykład, w nieprawidłowo kodującym genie PKLR. Gen ten znajduje się w locus genu 1q22 chromosomu 1. Znane są różne mutacje allelu PKLR kinazy pirogronianowej, które ujawniają się jako defekty w postaci R.

Choroba Hers jest ponownie określana jako glikogenoza typu VI i należy do grupy glikogenowych chorób spichrzeniowych. Jest to zaburzenie metaboliczne autosomalne recesywne lub sprzężone z chromosomem X spowodowane defektami enzymów. Dokładniej, przyczyna leży w różnych defektach enzymatycznych w układzie kinazy fosforylazy w wątrobie i mięśniach. W tym kontekście znane są na przykład defekt kinazy sprzężonej z chromosomem X w wątrobie, defekt fosforylazy wątrobowej dziedziczenia autosomalnego recesywnego oraz połączona niewydolność kinazy fosforylazy-b w wątrobie i mięśniach.

W związku z fosforylazą wątrobową mutacje sprawcze były zlokalizowane na genie PYGL, a zatem na chromosomach 14q21 do q22. Połączony niedobór fosforylazy mięśniowej wątroby został powiązany z mutacjami w genie PHKB w locus 16q12-q13. Zidentyfikowano przyczynowe mutacje w genie PHKA2 w locus Xp22.2-p22.1 dla defektu związanego z chromosomem X w wątrobie fosforylazy kinazy. Inne glikogenozy mogą również znosić efekt dopasowania wywołanego przez odpowiednią kinazę lub utrudniać go.