Indukált-fit

A Indukált-fit- Az elmélet visszajut Koszlandra és megfelel a kulcs-zár elv kiterjesztésének, amely az anatómiai struktúrák illesztésének pontosságán alapul. Az indukált illesztés olyan enzimekre vonatkozik, mint például kináz, amelyek megváltoztatják konformációjukat, hogy enzim-ligandum komplexet képezzenek. Enzimhibák esetén az indukált illeszkedés elvét a rendellenességek befolyásolhatják.

Mi az indukált fitnesz?

A test számos folyamata a kulcsra zár vagy a kézben-kesztyűben működik. Ez vonatkozik például a csuklós csatlakozásokra. Az ízületi fej úgy kapcsolódik a csatlakozóaljzathoz, mint egy kulcs a zárban vagy egy kéz egy kesztyűben. Az ajtó csak akkor nyílik meg, ha a kulcs pontosan a zárban van. Ugyanebben az összefüggésben a test bizonyos funkcióit csak akkor nyitják meg, ha a struktúrák pontosan megfelelnek.

Az indukált illesztés a kulcs-be-bezár elv különleges formája. Ez egy elmélet a protein-ligandum komplexek, például egy enzim-szubsztrát komplex képződésére az enzim által katalizált reakciók során.

Daniel E. Koshlandot tekintik az elsőnek, aki leírja az elméletet, és 1958-ban először posztulálta azt. A billentyűzár elvétől eltérően az indukált illesztés elmélete nem feltételez két statikus struktúrát. Különösen protein-ligandum komplexek esetén az érintett protein konformációs változásának lehetővé kell tennie a komplex kialakulását. A ligand és a protein, vagy inkább enzim, Koshland dinamikusnak tekinthető, és olyan interakcióról beszélt, amely mindkét partnert a komplexképződés érdekében változtatja meg a konformációban.

Funkció és feladat

Az enzimek és a szubsztrátok között kötési specifitás van. Ez a kötelező érvényű sajátosság magában foglalja a kulcs-zár elvet. Minden enzimnek aktív központja van. Liganddal történő komplex képződéshez ez a központ pontosan úgy van kialakítva, hogy szinte tökéletesen megfeleljen a kívánt szubsztrátum térbeli alakjának.

Sok enzim esetében azonban az aktív központ minden esetben olyan formában van, amely nem túl pontos, mindaddig, amíg nem kötődik egy szubsztrátumhoz. Úgy tűnik, hogy ez a megfigyelés ellentmond a zár-kulcs elvnek, mivel az enzimek és ligandumaik kezdetben úgy tűnik, hogy alkalmazkodnak alakjukhoz.

Amint az enzim hozzákapcsolódik egy ligandumhoz, létrejönnek az intermolekuláris kölcsönhatások. Ezek az intermolekuláris szintű interakciók az enzim konformációjának megváltozásához vezetnek. A konformáció alatt az egyes atomok különféle lehetséges elrendezéseit értjük a molekulában, amelyek egy tengely körüli egyszerű forgás eredményeként jönnek létre. Az enzimek konformációjának változása megfelel molekuláik térbeli elrendezésének megváltozásához, és csak enzim-szubsztrát komplex képződését teszi lehetővé.

A hexokináz enzimekként katalizálja például a glikolízis első lépését. Amint ezek az enzimek érintkezésbe kerülnek a szubsztrát glükózzal, megfigyelhető egy indukált illeszkedés az "indukált fit" kialakulása szempontjából. A hexokináz enzim foszforilálja ligandum glükózját az ATP fogyasztása révén, hogy glükóz-6-foszfátot képezzen.

A víz szerkezete hasonló a C6-atom alkoholtartalmának csoportjához, amelyet az enzim a reakció során foszforilál. A kicsi méret miatt a vízmolekulák hozzákapcsolódhatnak az enzim aktív központjához, így az ATP hidrolízise jön létre. Az indukált illesztés azonban lehetővé teszi a hexokináznak, hogy nagy specificitással katalizálja a glükóz-átalakulást, így az ATP-hidrolízisnek kis mértékben meg kell történnie. Az indukált illeszkedés mechanizmusával növekszik a szubsztrát specifitása.

Az emberi szervezetben alkalmazott alapelv különösen kinázok esetében figyelhető meg. Az indukált adaptáció nem vonatkozik minden ligand-receptor komplexre, mivel mindkét partner konformációs változása sok esetben természetes határ.

Betegségek és betegségek

Az indukált illeszkedés elvét különféle enzimhibák esetén zavarják. Például a fenilketonuria esetén az enzimek korlátozott aktivitással rendelkeznek, vagy teljesen kudarcot vallnak. Általában ez genetikai hiba következménye. Fenilketonuria esetén a fenilalanin-hidroxiláz enzim hibás. A fenilalanin már nem alakul át tirozinná, és ennek megfelelően felhalmozódik. Neurotoxikus anyagok keletkeznek, így a mentális fogyatékosságon kívül a beteg hajlamos görcsökre is. Az enzimhibák általában genetikai jellegűek, és azokat a DNS-ben helytelenül kódolt aminosav-szekvencia okozza.

Az enzim defektusok által kiváltott anyagcsere-betegségeket és egy ilyen zavart indukált illeszkedés elvét enzimopathiáknak nevezzük. Piruvát-kináz-hibák vannak például egy helytelenül kódoló PKLR-génben. Ez a gén az 1. kromoszóma 1q22 gén lokuszában található. A piruvát-kináz PKLR alléljének különféle mutációi ismertek, amelyek az R-forma defektusaiként mutatkoznak meg.

A Hers betegséget ismét VI típusú glikogenózisnak nevezik, és a glikogén tároló betegségek csoportjába tartozik. Ez egy autoszomális recesszív vagy X-kapcsolt anyagcsere-rendellenesség enzimhibák miatt. Pontosabban, az oka a májban és az izmokban levő foszforiláz-kináz rendszer különböző enzimhiányaiban rejlik. Ebben az összefüggésben például ismertek a máj X-kapcsolt foszforiláz-b-kináz-hiánya, az autoszomális recesszív öröklés máj-foszforiláz-hiánya, valamint a foszforiláz-b-kináz kombinált kudarca a májban és az izmokban.

A máj foszforilázzal kapcsolatban az okozati mutációk a PYGL génben lokalizálódtak, tehát a 14q21 – q22 kromoszómán vannak. A kombinált májizom-foszforiláz-hiányt összekapcsolták a PHKB gén mutációival a 16q12-q13 lókuszban. A májfoszforiláz-kináz X-kapcsolt hibájára a PHKA2 gén okozati mutációit azonosítottuk az Xp22.2-p22.1 lokuszon. Más glikogenózisok szintén kiküszöbölhetik a megfelelő kináz kiváltott fithatását, vagy megnehezíthetik azt.