The allosterism atau alosterik regulasi didefinisikan sebagai proses penghambatan atau aktivasi enzim dimediasi oleh molekul yang berbeda peraturan dari substrat dan yang bertindak di situs tertentu dari struktur, berbeda dengan situs aktif daripadanya.
Istilah "allosteric" atau "allosterism" berasal dari akar bahasa Yunani "allos", yang berarti "other" dan "stereós", yang berarti "form" atau "place"; jadi secara harfiah diterjemahkan sebagai "ruang lain", "tempat lain" atau "struktur lain".
Diagram grafis dari regulasi alosterik. (A) Situs aktif. (B) Situs alosterik. (C) Substrat. (D) Penghambat. (E) Enzim. (Sumber: Isaac Webb Melalui Wikimedia Commons)
Beberapa penulis menggambarkan alosterisme sebagai proses di mana situs terpencil dalam suatu sistem (struktur enzim, misalnya) digabungkan secara energetik untuk menghasilkan respons fungsional, itulah mengapa dapat diasumsikan bahwa perubahan di suatu wilayah dapat mempengaruhi yang lain di dalamnya.
Jenis regulasi ini adalah tipikal enzim yang berpartisipasi dalam berbagai proses biologis yang diketahui, seperti transduksi sinyal, metabolisme (anabolisme dan katabolisme), regulasi ekspresi gen, dan lain-lain.
Gagasan pertama tentang alosterisme dan partisipasinya dalam pengendalian metabolisme sel didalilkan pada tahun 1960 oleh F. Monod, F. Jacob dan J. Changeux, sementara mereka mempelajari jalur biosintesis dari asam amino yang berbeda, yang dihambat setelah akumulasi produk akhir.
Meskipun publikasi pertama dalam hal ini berkaitan dengan regulasi genetik, tak lama kemudian Monod, Wyman dan Changeux memperluas konsep alosterisme ke protein dengan aktivitas enzimatik dan mengusulkan model berdasarkan protein multimerik, yang terutama didasarkan pada interaksi antar subunit. ketika salah satu dari ini dipasang ke efektor.
Banyak dari konsep selanjutnya memiliki dasar dalam teori "induced fit" yang diperkenalkan oleh Koshland beberapa tahun sebelumnya.
Fitur umum
Secara umum, semua enzim memiliki dua situs berbeda untuk pengikatan ligan: satu dikenal sebagai situs aktif, di mana molekul yang berfungsi sebagai substrat (yang bertanggung jawab untuk aktivitas biologis enzim) mengikat, dan yang lainnya adalah dikenal sebagai situs alosterik, yang spesifik untuk metabolit lain.
"Metabolit lain" ini disebut efektor alosterik dan dapat memiliki efek positif atau negatif pada laju reaksi katalis enzim atau afinitas yang mengikatnya ke substratnya di lokasi aktif.
Biasanya, pengikatan efektor ke situs alosterik enzim menyebabkan efek di situs lain struktur, memodifikasi aktivitasnya atau kinerja fungsionalnya.
Skema grafik reaksi enzim alosterik (Sumber: File: Enzyme allostery en.png: File: Enzyme allostery.png: Allostery.png: Nicolas Le Novere (talk). Lenov di en.wikipediaderivative work: TimVickers (talk) derivative Karya: Retama (bicara) karya turunan: KES47.
Meskipun ada ribuan contoh alosterisme atau regulasi alosterik di alam, beberapa lebih menonjol dari yang lain. Begitulah kasus hemoglobin, yang merupakan salah satu protein pertama yang dijelaskan secara mendalam dalam aspek struktural.
Hemoglobin adalah protein yang sangat penting bagi banyak hewan, karena bertanggung jawab untuk pengangkutan oksigen melalui darah dari paru-paru ke jaringan. Protein ini menghadirkan regulasi alosterik homotropik dan heterotropik pada saat yang bersamaan.
Alosterisme homotropik hemoglobin berkaitan dengan fakta bahwa pengikatan molekul oksigen ke salah satu subunit yang menyusunnya secara langsung mempengaruhi afinitas yang mengikat subunit yang berdekatan dengan molekul oksigen lain, meningkatkannya (regulasi positif atau kooperativisme). ).
Alosterisme heterotropik
Alosterisme heterotropik, di sisi lain, terkait dengan efek yang dimiliki oleh pH dan keberadaan 2,3-difosfogliserat pada pengikatan oksigen ke subunit enzim ini, sehingga menghambatnya.
Aspartate transcarbamylase atau ATCase, yang berpartisipasi dalam jalur sintesis pirimidin, juga merupakan salah satu contoh "klasik" dari regulasi alosterik. Enzim ini, yang memiliki 12 subunit, 6 di antaranya aktif secara katalitik dan 6 mengatur, secara heterotropis dihambat oleh produk akhir jalur yang dipimpinnya, cytidine triphosphate (CTP).
Operasi laktosa
Buah dari gagasan pertama Monod, Jacob dan Changeux adalah artikel yang diterbitkan oleh Jacob dan Monod terkait dengan operon laktosa Escherichia coli i, yang merupakan salah satu contoh khas regulasi alosterik heterotropik pada tingkat genetik.
Regulasi alosterik sistem ini tidak terkait dengan kemampuan substrat untuk diubah menjadi produk, tetapi dengan afinitas pengikatan protein ke wilayah DNA operator.
Referensi
- Changeux, JP, & Edelstein, SJ (2005). Mekanisme alosterik transduksi sinyal. Sains, 308 (5727), 1424-1428.
- Goldbeter, A., & Dupont, G. (1990). Regulasi alosterik, kooperatifitas, dan osilasi biokimia. Kimia biofisik, 37 (1-3), 341-353.
- Jiao, W., & Parker, EJ (2012). Menggunakan kombinasi teknik komputasi dan eksperimental untuk memahami dasar molekuler untuk allostery protein. Dalam Kemajuan dalam kimia protein dan biologi struktural (Vol. 87, hlm. 391-413). Pers Akademik.
- Kern, D., & Zuiderweg, ER (2003). Peran dinamika dalam regulasi alosterik. Pendapat saat ini dalam biologi struktural, 13 (6), 748-757.
- Laskowski, RA, Gerick, F., & Thornton, JM (2009). Dasar struktural regulasi alosterik dalam protein. Surat FEBS, 583 (11), 1692-1698.
- Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). Biokimia, ed. San Francisco, California