Language
Country/Area
No result found
كتشف الدور الرئيسي لتنظيم الهولوإنزيم في إشارات الخلية وفهم كيف تؤثر هذه الآليات التنظيمية الغامضة على عملياتنا الفسيولوجية
يعتبر الهولوإنزيم، وخاصة الإنزيم الهولوستيري، مفهومًا مهمًا للغاية في الكيمياء الحيوية. تتمتع هذه الإنزيمات بالقدرة على تغيير تكوينها عند ارتباطها بمؤثر (منظم)، مما يؤثر بالتالي على تقاربها مع موقع ارتباط ربيطة آخر. تظهر هذه الظاهرة، المعروفة باسم "الفعل عن بعد"، كيف يمكن لآليات تنظيمية مختلفة أن تؤثر على العمليات الفسيولوجية المختلفة داخل الخلايا.
جوهر تنظيم الهولوإنزيم هو أن ارتباط ربيطة واحدة يمكن أن يؤثر على ارتباط ربيطة أخرى، وهذا هو جوهر مفهوم الهولوستيريك.
يلعب الهوليز دورًا رئيسيًا في العمليات البيولوجية الأساسية مثل إشارات الخلايا والتنظيم الأيضي. لم يعد التنظيم الهولوأوستيري يقتصر على الإنزيمات في أنظمة متعددة؛ فقد أكدت العديد من الأنظمة خصائص الهولوأوستيري للأنزيمات الفردية. وفي الوقت نفسه، يسمح وجود الموقع العظمي الكامل للمؤثرات بالارتباط بالبروتين، مما يسبب عادة تغييرات تكوينية ديناميكية في البروتين. قد يؤدي هذا التحويل إلى زيادة نشاط الإنزيم، وتسمى هذه المحفزات بالمنشطات الهولوستيرية، في حين تسمى المحفزات المعاكسة بمثبطات الهولوستيرية.
يعرض التنظيم المتجانس حلقات التحكم الموجودة في الطبيعة، مثل التغذية الراجعة من المنتجات الموجودة في اتجاه مجرى النهر أو التغذية الأمامية من الركائز الموجودة في اتجاه مجرى النهر. تعتبر التأثيرات الهولوستيرية طويلة المدى مهمة بشكل خاص في إشارات الخلايا، حيث تساعد مثل هذه التنظيمات الخلايا على تعديل نشاط الإنزيم استجابة للتغيرات في البيئة.
يشتق تعريف التنظيم الهولو-أوستيري من الجذور اليونانية allōs (ἄλλος، بمعنى "آخر") وsterios (στερεὀς، بمعنى "صلب")، والتي تشير إلى العلاقة بين الموقع التنظيمي والموقع النشط لـ البروتين الهولو-أوستيري. الفرق المادي للنقطة.
في مجمع متعدد الوحدات الفرعية، قد يكون الإنزيم المحفز (الهولوإنزيم) مرتبطًا بشكل مؤقت أو دائم بعامل مساعد (على سبيل المثال، ATP). تعتبر هذه العملية بالغة الأهمية لأن معدل التفاعل في التفاعل غير المحفز منخفض جدًا. يعد تحسين النشاط التحفيزي المحرك الرئيسي لتطور البروتين. تحتوي معظم الإنزيمات الهولوستيرية على مجالات/وحدات فرعية مقترنة متعددة وتظهر خصائص ربط تعاونية، مما يؤدي إلى إظهار الإنزيمات الهولوستيرية عادةً اعتمادًا سيجمائيًا على تركيز الركيزة.
هذا يمكّن معظم الإنزيمات الهولوستيرية من تغيير الناتج التحفيزي بشكل كبير عند حدوث تغييرات صغيرة في تركيز المؤثر.
قد يكون المؤثر هو الركيزة نفسها (مؤثر متماثل) أو جزيء صغير آخر (مؤثر غير متجانس)، والذي يمكن أن يتسبب في إعادة تشكيل الإنزيم عن طريق إعادة توزيع بنية الإنزيم بين حالات الألفة العالية والمنخفضة. كن أكثر نشاطًا أو أقل نشاطا. الموقع الذي ترتبط فيه المواد المؤثرة غير المتجانسة، وهو الموقع الهولوستيري، يكون منفصلًا عادةً عن الموقع النشط ولكنه مرتبط به ترموديناميكيًا.
توفر قاعدة بيانات All-osteric (ASD، http://mdl.shsmu.edu.cn/ASD) مورد مركزي لعرض وبحث وتحليل بنية ووظيفة والرؤى ذات الصلة بجزيئات العظم الكاملة، بما في ذلك إنزيمات العظم الكاملة ومنظماتها. يحتوي كل إنزيم على وصف تفصيلي لخصائصه العظمية العالمية والعمليات البيولوجية والأمراض المرتبطة بها، في حين يحتوي كل معدِّل على معلومات حول تقارب الارتباط والخصائص الفيزيائية والكيميائية والمجالات العلاجية.
الخصائص الديناميكية
على الرغم من أن الهيموجلوبين ليس إنزيمًا، فهو مثال كلاسيكي لبروتين هولوستيري وكان أحد الجزيئات الأولى التي تم حل بنيتها البلورية. في السنوات الأخيرة، أصبح إنزيم أسبارتات كاربامويل ترانسفيراز (ATCase) الموجود في البكتيريا القولونية مثالاً بارزًا آخر على التنظيم الهولوأوستيري. غالبًا ما تُستخدم الخصائص الحركية للإنزيمات الهولوستيرية لشرح التغيرات التكوينية بين حالة "متوترة" منخفضة النشاط ومنخفضة الألفة وحالة "مسترخية" عالية النشاط وعالية الألفة.تم إثبات هذه الأشكال الإنزيماتية المتميزة بنيوياً في العديد من الإنزيمات الهولوستيرية المعروفة، ولكن الأساس الجزيئي للتحول لا يزال غير مفهوم بشكل كامل.
تم اقتراح نموذجين رئيسيين لوصف هذه الآلية: "النموذج التعاوني" لمونود، ووايمان، وتشانجوكس، و"النموذج المتسلسل" لكوشلاند، ونيميثي، وفيلمر. في النموذج التعاوني، يُعتقد أن البروتينات تحتوي على حالتين عالميتين "الكل أو لا شيء"، وهذا النموذج مدعوم بالتعاون الإيجابي لأن ربط ربيطة واحدة يزيد من قدرة الإنزيم على ربط المزيد من الربيطة. من ناحية أخرى، يفترض النموذج المتسلسل وجود حالات تكوينية/طاقية متعددة عالمية، وفي كل مرة يرتبط فيها الإنزيم بربيطة، فإنه يزيد من استعداده للارتباط برباطات أخرى. ومع ذلك، لا يفسر أي من النموذجين الارتباط العظمي العالمي بشكل كامل. .
في الآونة الأخيرة، قد يؤدي الجمع بين التقنيات الفيزيائية (على سبيل المثال، علم البلورات بالأشعة السينية، وتشتت الأشعة السينية بزاوية صغيرة في المحاليل، وما إلى ذلك) والتقنيات الجينية (على سبيل المثال، الطفرات الموجهة للموقع) إلى تحسين فهمنا للتركيب الهولو-أوستيري. . لا يلعب تنظيم الهولوإنزيم دورًا رئيسيًا فحسب، بل له أيضًا تأثير مهم على قدرة العديد من العمليات البيولوجية على التكيف، مما يجعل الناس يتساءلون: هل نفهم تمامًا دور وأهمية تنظيم الهولوإنزيم في الظواهر الحياتية؟
