Language
Country/Area
No result found
аскройте ключевую роль регуляции голоферментов в передаче сигналов клетками и поймите, как эти загадочные регуляторные механизмы влияют на наши физиологические процессы
Голофермент, особенно голостерический фермент, является очень важным понятием в биохимии. Эти ферменты способны изменять свою конформацию при связывании эффектора (регулятора), тем самым влияя на их сродство к другому участку связывания лиганда. Это явление, известное как «действие на расстоянии», показывает, как различные регуляторные механизмы могут влиять на различные физиологические процессы внутри клеток.
Суть регуляции холоферментов заключается в том, что связывание одного лиганда может влиять на связывание другого лиганда, что является сутью холостерической концепции.
Холаза играет ключевую роль в основных биологических процессах, таких как клеточная сигнализация и регуляция метаболизма. Холостерическая регуляция больше не ограничивается ферментами в нескольких системах; многие системы подтвердили голостерические свойства отдельных ферментов. В то же время наличие полноценного стерического сайта позволяет эффекторам связываться с белком, что обычно вызывает динамические конформационные изменения в белке. Это преобразование может увеличить активность фермента, и эти эффекторы называются голостерическими активаторами, тогда как противоположное явление называется голостерическими ингибиторами.
Гомостерическая регуляция отображает контуры управления, встречающиеся в природе, такие как обратная связь от нижестоящих продуктов или прямая связь от вышестоящих субстратов. Голостерические эффекты дальнего действия особенно важны в клеточной сигнализации, где такая регуляция помогает клеткам корректировать активность ферментов в ответ на изменения окружающей среды.
Определение голостерической регуляции происходит от греческих корней allōs (ἄλλος, что означает «другой») и stereos (στερεὀς, что означает «твердый»), что относится к взаимосвязи между регуляторным участком и активным участком голостерический белок. Физическое различие точки.
В многосубъединичном комплексе каталитический фермент (холофермент) может быть временно или постоянно связан с кофактором (например, АТФ). Этот процесс имеет решающее значение, поскольку скорость некатализируемой реакции очень низкая. Оптимизация каталитической активности является основным фактором эволюции белков. Большинство голостерических ферментов имеют несколько связанных доменов/субъединиц и демонстрируют кооперативные связывающие свойства, в результате чего голостерические ферменты обычно демонстрируют сигмоидальную зависимость от концентрации субстрата.
Это позволяет большинству голостерических ферментов резко изменять каталитический выход при небольших изменениях концентрации эффектора.
Эффектором может быть сам субстрат (гомологичный эффектор) или другая небольшая молекула (гетерологичный эффектор), которая может вызвать ремоделирование фермента путем перераспределения структуры фермента между состояниями с высоким и низким сродством. Становится более активным или менее активны. Участок, где связываются гетерологичные эффекторы, голостерический участок, обычно отделен от активного участка, но термодинамически связан с ним.
База данных All-osteric (ASD, http://mdl.shsmu.edu.cn/ASD) предоставляет Централизованный ресурс для отображения, поиска и анализа структуры, функций и связанных с ними сведений о целых стерических молекулах, включая целые стерические ферменты и их регуляторы. Каждый фермент имеет подробное описание его глобальных стерических свойств, биологических процессов и связанных с ними заболеваний, а каждый модулятор содержит информацию о связывающей способности, физико-химических свойствах и терапевтических областях.
Динамические характеристики
Хотя гемоглобин не является ферментом, он представляет собой классический пример голостерического белка и был одной из первых молекул, кристаллическая структура которой была решена. В последние годы фермент аспартаткарбамоилтрансфераза (АТКаза) Escherichia coli стал еще одним выдающимся примером голостерической регуляции. Кинетические свойства голостерических ферментов часто используются для объяснения их конформационных изменений между низкоактивным, низкоаффинным «напряженным» состоянием и высокоактивным, высокоаффинным «расслабленным» состоянием.Эти структурно различные формы ферментов были продемонстрированы в нескольких известных голостерических ферментах, но молекулярная основа трансформации остается не до конца изученной.
Для описания этого механизма были предложены две основные модели: «коллаборативная модель» Моно, Уаймана и Шанжо и «последовательная модель» Кошланда, Немети и Филмера. В кооперативной модели считается, что белки имеют два глобальных состояния «все или ничего», и эта модель поддерживается положительным сотрудничеством, поскольку связывание одного лиганда увеличивает способность фермента связывать больше лигандов. С другой стороны, последовательная модель предполагает, что существует несколько глобальных конформационных/энергетических состояний, и каждый раз, когда фермент связывает лиганд, он увеличивает свою готовность связываться с другими лигандами. Однако ни одна из моделей не объясняет полностью глобальное стерическое связывание. Феномен .
В последнее время сочетание физических методов (например, рентгеновской кристаллографии, малоуглового рентгеновского рассеяния в растворе и т. д.) и генетических методов (например, направленного мутагенеза) может улучшить наше понимание голостерических . Холоферментная регуляция не только играет ключевую роль, но и оказывает важное влияние на адаптивность многих биологических процессов, что заставляет людей задаваться вопросом: полностью ли мы понимаем роль и значение голоферментной регуляции в жизненных явлениях?
