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Descubra el papel clave de la regulación de las holoenzimas en la señalización celular y comprenda cómo estos misteriosos mecanismos reguladores afectan nuestros procesos fisiológicos
Las holoenzimas, especialmente las enzimas holoostéricas, son un concepto muy importante en bioquímica. Estas enzimas pueden cambiar su conformación al unirse a un efector (modulador), afectando así su afinidad por otro sitio de unión al ligando. Este fenómeno, conocido como "acción a distancia", muestra cómo diversos mecanismos reguladores afectan a diferentes procesos fisiológicos dentro de las células.
El núcleo de la regulación de las holoenzimas es que la unión de un ligando puede afectar la unión de otro ligando, que es la esencia del concepto de holoenzima.
La holoenzima desempeña un papel clave en procesos biológicos básicos como la señalización celular y la regulación metabólica. La regulación holoostérica ya no se limita a enzimas de múltiples sistemas, y muchos sistemas han confirmado las propiedades holoostéricas de enzimas individuales. Al mismo tiempo, la presencia de sitios completamente ostéricos permite que los efectores se unan a las proteínas, lo que a menudo provoca cambios conformacionales dinámicos en la proteína. Esta transformación puede aumentar la actividad de la enzima. Estos efectores se denominan activadores holoestéricos y lo contrario se denomina inhibidores holoestéricos.
La regulación holostérica demuestra bucles de control en la naturaleza, como la retroalimentación de productos posteriores o la alimentación directa de sustratos anteriores. Los efectos holostéricos de largo alcance son particularmente importantes en la señalización celular, ya que este tipo de regulación ayuda a las células a ajustar la actividad enzimática en respuesta a los cambios en el medio ambiente.
La definición de regulación holo-ostérica se deriva de las raíces griegas allōs (ἄλλος, que significa "otro") y estéreos (στερεὀς, que significa "sólido"), que se refiere al sitio regulador y al sitio activo de una regulación holo-ostérica. Proteína. Diferencias físicas entre puntos.
En complejos de múltiples subunidades, las enzimas (holoenzimas) pueden estar asociadas de forma transitoria o permanente con cofactores (como el trifosfato de adenosina). Este proceso es crítico porque las reacciones no catalizadas tienen velocidades de reacción muy bajas. La optimización de la actividad catalítica es un importante impulsor de la evolución de las proteínas. La mayoría de las enzimas holoostéricas tienen múltiples dominios/subunidades de acoplamiento que muestran propiedades de unión cooperativa, lo que da como resultado que las enzimas holoostéricas a menudo exhiban una dependencia sigmoidea de la concentración de sustrato.
Esto permite que la mayoría de las enzimas holoostéricas alteren significativamente la producción catalítica con pequeños cambios en la concentración del efector.
Los efectores pueden ser el propio sustrato (efectores homólogos) u otras moléculas pequeñas (efectores heterólogos), que pueden alterar la estructura de la enzima redistribuyendo su estructura entre estados de alta y baja afinidad volviéndose más activos o menos activos. El sitio donde se unen los efectores heterólogos, el sitio holoostérico, suele estar separado del sitio activo pero está termodinámicamente acoplado entre sí.
La base de datos osteric completa (ASD, http://mdl.shsmu.edu.cn/ASD) proporciona una Concentre recursos para mostrar, buscar y analizar la estructura, función y comprensión relacionada de las moléculas holoostéricas, incluidas las enzimas holoostéricas y sus reguladores. Cada enzima tiene una descripción detallada de sus propiedades holostéricas, procesos biológicos y enfermedades asociadas, mientras que cada modulador contiene información sobre afinidad de unión, propiedades fisicoquímicas y áreas terapéuticas.
Propiedades dinámicas
Aunque la hemoglobina no es una enzima, es un ejemplo clásico de proteína holoostérica y fue una de las primeras moléculas en cuya estructura cristalina se resolvió. En los últimos años, la enzima aspartato carbamoiltransferasa (ATCasa) de Escherichia coli ha surgido como otro ejemplo destacado de regulación holoostérica. Las propiedades cinéticas de las enzimas holoostéricas se utilizan a menudo para explicar los cambios conformacionales que sufren entre un estado "tenso" de baja actividad y afinidad y un estado "relajado" de alta actividad y alta afinidad.
Estas morfologías enzimáticas estructuralmente distintas se han demostrado en varias enzimas holoostéricas conocidas, pero la base molecular del proceso de transformación aún no se comprende completamente.
Se han propuesto dos modelos principales para describir este mecanismo: el "modelo de colaboración" de Monod, Wyman y Changeux, y el "modelo de secuencia" de Koshland, Nemethy y Filmer. En el modelo de cooperación, se considera que las proteínas poseen dos estados globales de "todo o nada", y este modelo está respaldado por una cooperación positiva porque la unión de un ligando aumenta la capacidad de la enzima para unirse a más ligandos. Los modelos de secuencia, por otro lado, creen que existen múltiples conformaciones/estados de energía globales, y cada vez que se une un ligando, la enzima aumenta su intención de unión a otros ligandos, pero ninguno de los modelos explica completamente el fenómeno de unión ostérica.
Recientemente, la combinación de técnicas físicas (por ejemplo, cristalografía de rayos X, dispersión de rayos X en solución de ángulo pequeño, etc.) con técnicas genéticas (técnicas de mutagénesis dirigida) puede mejorar nuestra comprensión de la holoosteria. La regulación de las holoenzimas no sólo juega un papel clave, sino que también tiene un impacto importante en la adaptabilidad de muchos procesos biológicos. Esto hace que la gente se pregunte: ¿comprendemos completamente el papel y la importancia de la regulación de las holoenzimas en los fenómenos de la vida?
