Индуцированные посадки- Теория восходит к Кошланду и соответствует расширению принципа замкового ключа, который основан на точности подгонки анатомических структур. Индуцированная подгонка относится к таким ферментам, как киназа, которые изменяют свою конформацию с образованием комплекса фермент-лиганд. В случае дефектов ферментов на принцип индуцированной подгонки могут влиять нарушения.
Что такое искусственная посадка?
Многие процессы в организме работают по принципу «ключ-замок» или «рука об руку». Это касается, например, шарнирных соединений. Головка шарнира входит в гнездо шарнира, как ключ в замке или рука в перчатке. Дверь открывается только тогда, когда ключ точно в замке. В том же контексте определенные функции тела открываются только тогда, когда структуры точно встречаются.
Индуцированная подгонка - это особая форма принципа блокировки по ключу. Это теория образования комплексов белок-лиганд, например комплекса фермент-субстрат в контексте реакций, катализируемых ферментом.
Дэниел Э. Кошланд считается первым, кто описал теорию и первым постулировал ее в 1958 году. В отличие от принципа блокировки с ключом, теория индуцированной подгонки не предполагает двух статических структур. В частности, в случае комплексов белок-лиганд конформационные изменения в задействованном белке должны способствовать образованию комплекса. Лиганд и белок, или, скорее, фермент, Кошланд рассматривал как динамические и говорил о взаимодействии, которое перемещает обоих партнеров к изменению конформации ради образования комплекса.
Функция и задача
Между ферментами и субстратами существует специфичность связывания. Эта специфичность связывания подразумевает принцип блокировки ключа. У каждого фермента есть активный центр. При образовании комплекса с лигандом этому центру придают точно такую форму, что он почти идеально соответствует пространственной форме предполагаемого субстрата.
Однако в случае многих ферментов активный центр в каждом случае находится в не очень точной форме, пока он не связан с субстратом. Это наблюдение, кажется, противоречит принципу блокировки и ключа, потому что ферменты и их лиганды изначально, кажется, адаптируют свою форму.
Как только фермент присоединяется к лиганду, возникают межмолекулярные взаимодействия. Эти взаимодействия на межмолекулярном уровне приводят к изменению конформации фермента. Под конформацией понимается различное возможное расположение отдельных атомов в молекуле, возникающее в результате простого вращения вокруг оси. Изменение конформации ферментов соответствует изменению пространственного расположения их молекул и только способствует образованию комплекса фермент-субстрат.
Гексокиназа в качестве ферментов катализирует, например, первую стадию гликолиза. Как только эти ферменты вступают в контакт с глюкозой-субстратом, может наблюдаться индуцированная подгонка в смысле образования «индуцированной подгонки». Фермент гексокиназа фосфорилирует свой лиганд-глюкозу, потребляя АТФ с образованием глюкозо-6-фосфата.
Структура воды напоминает структуру спиртовой группы атома C6, которую фермент фосфорилирует во время реакции. Из-за небольшого размера молекулы воды могли прикрепляться к активному центру фермента, так что происходил гидролиз АТФ. Однако индуцированная подгонка позволяет гексокиназе катализировать превращение глюкозы с высокой специфичностью, так что гидролиз АТФ должен происходить в небольшой степени. Благодаря механизму индуцированной подгонки специфичность субстрата увеличивается.
Принцип внутри человеческого организма можно наблюдать особенно в случае киназ. Индуцированная адаптация не применима к каждому комплексу лиганд-рецептор, поскольку изменение конформации обоих партнеров во многих случаях является естественными пределами.
Болезни и недуги
Принцип индуцированной подгонки нарушается в случае различных дефектов ферментов. Например, при фенилкетонурии активность ферментов ограничена или полностью нарушена. Обычно это связано с генетическим дефектом. При фенилкетонурии фермент фенилаланингидроксилаза неисправен. Фенилаланин больше не превращается в тирозин и соответственно накапливается. Возникают нейротоксические вещества, из-за чего, помимо умственной отсталости, у пациента появляется склонность к судорогам. Дефекты ферментов обычно носят генетический характер и вызваны неправильным кодированием аминокислотной последовательности в ДНК.
Заболевания обмена веществ, вызванные дефектами ферментов и таким нарушением принципа индуцированной адаптации, известны как энзимопатии. Дефекты пируваткиназы присутствуют, например, в неправильно кодирующем гене PKLR. Этот ген расположен в локусе гена 1q22 хромосомы 1. Известны различные мутации аллеля PKLR пируваткиназы, которые проявляются как дефекты в R-форме.
Болезнь Херса снова упоминается как гликогеноз VI типа и относится к группе болезней накопления гликогена. Это аутосомно-рецессивное или Х-сцепленное нарушение обмена веществ, вызванное дефектами ферментов. Точнее, причина кроется в различных дефектах ферментов в системе киназ фосфорилазы в печени и мышцах. В этом контексте известны, например, дефект Х-связанной фосфорилазы-β-киназы в печени, дефект фосфорилазы печени при аутосомно-рецессивном наследовании и комбинированный отказ фосфорилазы-β-киназы в печени и мышцах.
В связи с фосфорилазой печени причинные мутации локализованы в гене PYGL и, следовательно, находятся на хромосомах с 14q21 по q22. Комбинированный дефицит фосфорилазы мышц печени был связан с мутациями в гене PHKB в локусе 16q12-q13. Причинные мутации в гене PHKA2 в локусе Xp22.2-p22.1 были идентифицированы для X-сцепленного дефекта киназы фосфорилазы печени. Другие гликогенозы также могут нейтрализовать индуцированный эффект соответствия соответствующей киназы или усложнить его.
