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escubra o papel fundamental da regulação holoenzimática na sinalização celular e entenda como esses misteriosos mecanismos regulatórios afetam nossos processos fisiológicos
A holoenzima, especialmente a enzima holoostérica, é um conceito muito importante em bioquímica. Essas enzimas são capazes de alterar sua conformação ao se ligarem a um efetor (regulador), afetando assim sua afinidade por outro sítio de ligação do ligante. Esse fenômeno, conhecido como "ação à distância", mostra como vários mecanismos regulatórios podem influenciar diferentes processos fisiológicos dentro das células.
O cerne da regulação da holoenzima é que a ligação de um ligante pode afetar a ligação de outro ligante, o que é a essência do conceito holoostérico.
A holase desempenha um papel fundamental em processos biológicos básicos, como sinalização celular e regulação metabólica. A regulação holo-ostérica não se limita mais a enzimas em múltiplos sistemas; muitos sistemas confirmaram as propriedades holo-ostéricas de enzimas individuais. Ao mesmo tempo, a presença do sítio ostérico completo permite que os efetores se liguem à proteína, o que geralmente causa mudanças conformacionais dinâmicas na proteína. Essa conversão pode aumentar a atividade da enzima, e esses efetores são chamados de ativadores holo-ostéricos, enquanto o oposto é chamado de inibidores holo-ostéricos.
A regulação homoostérica exibe circuitos de controle encontrados na natureza, como feedback de produtos posteriores ou feedforward de substratos anteriores. Os efeitos holo-ostéricos de longo alcance são particularmente importantes na sinalização celular, onde essa regulação ajuda as células a ajustar a atividade enzimática em resposta a mudanças no ambiente.
A definição de regulação holo-ostérica é derivada das raízes gregas allōs (ἄλλος, que significa "outro") e stereos (στερεὀς, que significa "sólido"), que se refere à relação entre o sítio regulador e o sítio ativo de a proteína holo-ostérica. A diferença física do ponto.
Em um complexo multissubunitário, a enzima catalítica (holoenzima) pode estar transitoriamente ou permanentemente associada a um cofator (por exemplo, ATP). Este processo é crucial porque a taxa de reação de uma reação não catalisada é muito baixa. A otimização da atividade catalítica é um dos principais impulsionadores da evolução das proteínas. A maioria das enzimas holo-ostéricas possui múltiplos domínios/subunidades acoplados e mostra propriedades de ligação cooperativas, o que faz com que as enzimas holo-ostéricas geralmente apresentem uma dependência sigmoidal da concentração do substrato.
Isso permite que a maioria das enzimas holo-ostéricas alterem drasticamente a produção catalítica mediante pequenas mudanças na concentração do efetor.
O efetor pode ser o próprio substrato (efetor homólogo) ou outra molécula pequena (efetor heterólogo), que pode fazer com que a enzima se remodele redistribuindo a estrutura da enzima entre estados de alta afinidade e baixa afinidade. Torne-se mais ativo ou menos ativo. O local onde os efetores heterólogos se ligam, o local holoostérico, geralmente é separado do local ativo, mas termodinamicamente acoplado a ele.
O Banco de Dados All-ostérico (ASD, http://mdl.shsmu.edu.cn/ASD) fornece um recurso centralizado para exibir, pesquisar e analisar a estrutura, função e insights relacionados de moléculas ostéricas inteiras, incluindo enzimas ostéricas inteiras e seus reguladores. Cada enzima tem uma descrição detalhada de suas propriedades ostéricas globais, processos biológicos e doenças associadas, enquanto cada modulador contém informações sobre afinidade de ligação, propriedades físico-químicas e áreas terapêuticas.
Características dinâmicas
Embora a hemoglobina não seja uma enzima, ela é um exemplo clássico de proteína holoostérica e foi uma das primeiras moléculas a ter sua estrutura cristalina decifrada. Nos últimos anos, a enzima aspartato carbamoiltransferase (ATCase) da Escherichia coli se tornou outro exemplo notável de regulação holo-ostérica. As propriedades cinéticas das enzimas holoostéricas são frequentemente usadas para explicar suas mudanças conformacionais entre um estado "tenso" de baixa atividade e baixa afinidade e um estado "relaxado" de alta atividade e alta afinidade.Essas formas enzimáticas estruturalmente distintas foram demonstradas em diversas enzimas holo-ostéricas conhecidas, mas a base molecular da transformação ainda não é completamente compreendida.
Dois modelos principais foram propostos para descrever esse mecanismo: o "modelo colaborativo" de Monod, Wyman e Changeux, e o "modelo sequencial" de Koshland, Nemethy e Filmer. No modelo cooperativo, considera-se que as proteínas têm dois estados globais "tudo ou nada", e esse modelo é apoiado pela cooperação positiva porque a ligação de um ligante aumenta a capacidade da enzima de se ligar a mais ligantes. Por outro lado, o modelo sequencial assume que há múltiplos estados globais conformacionais/energéticos, e cada vez que a enzima se liga a um ligante, ela aumenta sua disposição de se ligar a outros ligantes. No entanto, nenhum dos modelos explica completamente a ligação ostérica global. Fenômeno .
Recentemente, a combinação de técnicas físicas (por exemplo, cristalografia de raios X, espalhamento de raios X de pequeno ângulo em solução, etc.) e técnicas genéticas (por exemplo, mutagênese direcionada ao local) pode melhorar nossa compreensão do sistema holo-ostérico. . A regulação da holoenzima não só desempenha um papel fundamental, mas também tem um impacto importante na adaptabilidade de muitos processos biológicos, o que faz as pessoas se perguntarem: Compreendemos completamente o papel e a importância da regulação da holoenzima nos fenômenos da vida?
