Induced-fit

Induced-fit-Teoria menee takaisin Koshlandiin ja vastaa näppäinlukko-periaatteen laajennusta, joka perustuu anatomisten rakenteiden sopivuuden tarkkuuteen. Induktoitu sopivuus viittaa entsyymeihin, kuten kinaasiin, jotka muuttavat konformaatiotaan muodostamaan entsyymi-ligandikompleksi. Entsyymivirheissä häiriöt voivat vaikuttaa indusoituun sopivuusperiaatteeseen.

Mikä on indusoitu istuvuus?

Monet kehon prosessit toimivat näppäinlukko- tai käsine-käsine-periaatteella. Tämä koskee esimerkiksi nivellettyjä liitoksia. Nivelpää kiinnittyy nivelpistorasiaan kuten avain lukossa tai käsi käsineessä. Ovi aukeaa vasta, kun avain on tarkalleen lukossa. Samassa yhteydessä kehon tietyt toiminnot avataan vasta, kun rakenteet kohtaavat tarkasti.

Induktoitu istuvuus on erityinen muoto avaimet lukitse -periaatteeseen. Tämä on teoria proteiini-ligandikompleksien, esimerkiksi entsyymi-substraattikompleksin, muodostamiseksi entsyymikatalysoitujen reaktioiden yhteydessä.

Daniel E. Koshlandin katsotaan olevan ensimmäinen, joka kuvailee teoriaa ja postuloi sen vuonna 1958. Toisin kuin näppäinlukko-periaate, indusoidun sovituksen teoriassa ei ole kahta staattista rakennetta. Erityisesti proteiini-ligandikompleksien tapauksessa osallistuvan proteiinin konformaatiomuutoksen tulisi mahdollistaa kompleksin muodostuminen. Ligandi ja proteiini tai pikemminkin entsyymi, Koshland katsottiin dynaamiseksi ja puhui vuorovaikutuksesta, joka siirtää molemmat kumppanit konformaatiomuutokseen kompleksinmuodostuksen vuoksi.

Toiminto ja tehtävä

Entsyymien ja substraattien välillä on sitoutumisspesifisyys. Tämä sitova spesifisyys merkitsee avainlukon periaatetta. Jokaisella entsyymillä on aktiivinen keskus. Kompleksinmuodostukseen ligandilla tämä keskusta on muotoiltu tarkasti siten, että se vastaa lähes täydellisesti aiotun substraatin tilamuotoa.

Monien entsyymien tapauksessa aktiivinen keskus on kuitenkin kussakin muodossa, joka ei ole kovin tarkka, kunhan se ei ole sitoutunut substraattiin. Tämä havainto näyttää olevan ristiriidassa lukitus ja avain -periaatteen kanssa, koska entsyymit ja niiden ligandit näyttävät alun perin mukauttavan muotoaan.

Heti kun entsyymi kiinnittyy ligandiin, syntyy molekyylien välisiä vuorovaikutuksia. Nämä vuorovaikutukset molekyylien välisellä tasolla johtavat muutokseen entsyymin konformaatiossa. Konformaatiolla tarkoitetaan molekyylin yksittäisten atomien erilaisia ​​mahdollisia järjestelyjä, jotka johtuvat yksinkertaisesta pyörimisestä akselin ympäri. Entsyymien konformaation muutos vastaa muutosta niiden molekyylien alueellisessa järjestelyssä ja mahdollistaa vain entsyymi-substraattikompleksin muodostumisen.

Heksokinaasi entsyyminä katalysoi esimerkiksi glykolyysiä ensimmäisen vaiheen. Heti kun nämä entsyymit ovat kosketuksessa substraatin glukoosiin, voidaan havaita indusoitunut sopivuus "indusoidun sopivuuden" muodostumisen merkityksessä. Heksokinaasi-entsyymi fosforyloi ligandinsa glukoosia kuluttamalla ATP: tä glukoosi-6-fosfaatin muodostamiseksi.

Veden rakenne muistuttaa C6-atomin alkoholiryhmän rakennetta, jonka entsyymi fosforyloi reaktion aikana. Pienen koon takia vesimolekyylit voisivat kiinnittyä entsyymin aktiiviseen keskukseen, jotta muodostuisi ATP: n hydrolyysi. Indusoitu sopivuus antaa heksokinaasille kuitenkin katalysoida glukoosimuunnoksen korkealla spesifisyydellä, joten ATP-hydrolyysin on tapahduttava pienessä määrin. Indusoidun istuvuuden mekanismin avulla substraatin spesifisyys kasvaa.

Periaate ihmisen organismissa voidaan havaita erityisesti kinaasien tapauksessa. Indusoitu adaptaatio ei koske kaikkia ligandireseptori-komplekseja, koska molempien kumppanien konformaatiomuutos on monissa tapauksissa luonnollinen raja.

Sairaudet ja vaivat

Indusoidun sovittamisen periaate häiriintyy erilaisissa entsyymivikoissa. Esimerkiksi fenyyliketonuriassa entsyymien toiminta on rajoitettua tai epäonnistuu kokonaan. Yleensä tämä johtuu geneettisestä vikasta. Fenyyliketonuriassa fenyylialaniinihydroksylaasi-entsyymi on viallinen. Fenyylialaniini ei enää muutu tyrosiiniksi ja kertyy vastaavasti. Neurotoksisia aineita syntyy siten, että potilailla on mielenterveyden häiriöiden lisäksi taipumus kouristua. Entsyymivirheet ovat yleensä geneettisiä ja johtuvat virheellisesti koodatusta aminohapposekvenssistä DNA: ssa.

Entsyymivikoja aiheuttamat aineenvaihduntataudit ja tällainen häiriintynyt indusoituneen sovittamisen periaate tunnetaan entsymopatiana. Pyruvaattikinaasivikoja esiintyy esimerkiksi väärin koodaavassa PKLR-geenissä. Tämä geeni sijaitsee kromosomin 1 geenilokuksessa 1q22. Pyruvaattikinaasin PKLR-alleelin erilaiset mutaatiot tunnetaan, jotka ilmenevät R-muodon virheinä.

Hersin taudista viitataan jälleen tyypin VI glykogenoosiksi ja kuuluu glykogeenin varastointitautien ryhmään. Se on entsyymivaroista johtuva autosomaalisesti resessiivinen tai X-kytketty aineenvaihduntahäiriö. Tarkemmin sanottuna syy on maksan ja lihaksen fosforylaasikinaasijärjestelmän erilaisissa entsyymivaroissa. Tässä yhteydessä tunnetaan esimerkiksi maksassa oleva X-kytketty fosforylaasi-b-kinaasivika, autosomaalisen recessiivisen perinnön maksan fosforylaasivika ja fosforylaasi-b-kinaasin yhdistetty vajaatoiminta maksassa ja lihaksissa.

Maksan fosforylaasin yhteydessä syy-mutaatiot lokalisoitiin PYGL-geeniin ja ovat sen vuoksi kromosomissa 14q21 - q22. Yhdistetty maksan lihasfosforylaasin puutos on kytketty mutaatioihin PHKB-geenissä lokuksessa 16q12-q13. Syymutaatiot PHKA2-geenissä lokuksessa Xp22.2-p22.1 tunnistettiin maksan fosforylaasikinaasin X-kytketylle puutteelle. Muut glykogenoosit voivat myös poistaa vastaavan kinaasin indusoidun sovitusvaikutuksen tai tehdä siitä vaikeamman.