تعطيل الإنزيمات وتحللها
تعطيل الإنزيمات وتحللها هي العمليات التي تنهي بها الخلية نشاط الإنزيم، إما بفقدان حالته الوظيفية أو بتدميره الفيزيائي. وبالاشتراك مع التخليق، يحدد التحلل المنظم الكمية الثابتة لكل إنزيم ويوفر طبقة تحكم أبطأ ولكنها حاسمة تتجاوز التثبيط العكسي.
Definition
تعطيل الإنزيم هو فقدان الوظيفة التحفيزية للإنزيم من خلال التمسخ أو التعديل التساهمي أو التلف؛ تحلل الإنزيم هو التدمير البروتيني المنظم لبروتين الإنزيم، مما يقلل من تركيزه الخلوي.
Scope
يغطي هذا المدخل فقدان النشاط من خلال التمسخ والتعديل التساهمي، والدوران المنظم للإنزيمات بواسطة أنظمة التحلل البروتيني داخل الخلايا، وبشكل رئيسي مسار اليوبيكويتين-البروتيازوم. وهو مرجع كيميائي حيوي، وليس إرشادًا سريريًا.
Core questions
- ما الذي يميز فقدان النشاط (التعطيل) عن التدمير الفيزيائي (التحلل)؟
- كيف تميز الخلية بشكل انتقائي إنزيمات معينة للتحلل؟
- كيف يحدد الدوران المنظم كمية الإنزيم الموجودة في الحالة الثابتة؟
Key concepts
- التعطيل مقابل التحلل
- التمسخ والتلف التساهمي
- وسم اليوبيكويتين
- البروتيازوم 26S
- عمر النصف للإنزيم ودورانه
- تركيز الإنزيم في الحالة الثابتة
Key theories
- نظام اليوبيكويتين-البروتيازوم للتحلل الانتقائي
- يتم وسم البروتينات المخصصة للتدمير بشكل تساهمي بسلاسل من اليوبيكويتين بواسطة سلسلة من الإنزيمات المنشطة، والمقترنة، والرابطة، ثم يتم التعرف عليها وتحللها بواسطة البروتيازوم 26S؛ وهذا يوفر تحكمًا انتقائيًا ومنظمًا في مستويات الإنزيمات الخلوية.
Mechanisms
يمكن للإنزيم أن يفقد نشاطه دون أن يُدمر، على سبيل المثال من خلال التمسخ أو الأكسدة أو التعديل التساهمي في الموقع النشط، وهذا الأخير يتداخل مع التثبيط غير العكسي (Kitz & Wilson, 1962). وبشكل مميز عن هذا، يزيل التحلل المنظم بروتين الإنزيم نفسه: في حقيقيات النوى، المسار الرئيسي هو نظام اليوبيكويتين-البروتيازوم، حيث تقوم سلسلة من إنزيمات E1 المنشطة، و E2 المقترنة، و E3 الرابطة بربط سلاسل اليوبيكويتين بالهدف، مما يميزه للتعرف عليه وتحلله بواسطة البروتيازوم 26S (Hershko & Ciechanover, 1998; Glickman & Ciechanover, 2002). ولأن المستوى الثابت للإنزيم يعكس التوازن بين التخليق والتحلل، فإن التحكم في عمر النصف له وسيلة قوية لتنظيم النشاط على مدى دقائق إلى ساعات (Cornish-Bowden, 2012).
Clinical relevance
يحكم التحلل المنظم للبروتين وفرة العديد من الإنزيمات والبروتينات التنظيمية، ويعد مسار اليوبيكويتين-البروتيازوم هدفًا للاستراتيجيات العلاجية القائمة والناشئة؛ ويوضح فهم الدوران سبب كون كمية الإنزيم، وليس نشاطه فقط، نقطة تحكم (Glickman & Ciechanover, 2002). يصف هذا المدخل البيولوجيا للرجوع والتعليم ولا يقدم نصائح علاجية.
History
بينما كان فقدان نشاط الإنزيم من خلال التمسخ والتلف التساهمي معروفًا منذ فترة طويلة، ظهر الأساس الجزيئي للتحلل الانتقائي المنظم للبروتين من العمل على نظام اليوبيكويتين في أواخر القرن العشرين، وقد استعرضه هيرشكو وسيتشانوفر بشكل شامل في عام 1998 (Hershko & Ciechanover, 1998) وجليكمان وسيتشانوفر في عام 2002 (Glickman & Ciechanover, 2002). وقد أرسى هذا التحلل كعملية تنظيمية مقصودة بدلاً من مجرد التخلص.
Key figures
- Avram Hershko
- Aaron Ciechanover
- Michael H. Glickman
- Irwin B. Wilson
Related topics
Seminal works
- hershko-ciechanover-1998
- glickman-ciechanover-2002
Frequently asked questions
- ما الفرق بين تعطيل الإنزيم وتحلل الإنزيم؟
- التعطيل هو فقدان الوظيفة التحفيزية بينما قد يظل البروتين موجودًا (على سبيل المثال من خلال التمسخ أو التعديل التساهمي)؛ التحلل هو التكسير الفعلي لبروتين الإنزيم، مما يقلل من كميته في الخلية.
- كيف تختار الخلية الإنزيمات التي يجب تحللها؟
- يتم وسم البروتينات المستهدفة بشكل انتقائي بسلاسل من اليوبيكويتين بواسطة إنزيمات رابطة محددة، ويتم التعرف على هذا الوسم بواسطة البروتيازوم 26S، الذي يقوم بعد ذلك بتحليل البروتين الموسوم.