الإنزيمات متعددة الركائز
تعمل معظم الإنزيمات على ركيزتين أو أكثر، وتكون حركيتها أغنى من حالة مايكلِس-مِنتِن أحادية الركيزة. تتطور التفاعلات متعددة الركائز بآليات مميزة، متسلسلة أو بينغ-بونغ، تختلف فيما إذا كان يجب أن ترتبط جميع الركائز قبل إطلاق أي ناتج. يمكن تمييز هذه الآليات من خلال الأنماط التي تنتجها معادلات معدل الحالة المستقرة عند دراسة السرعة الأولية كدالة لكل ركيزة.
Definition
الإنزيم متعدد الركائز يحفز تفاعلاً يتضمن ركيزتين أو أكثر (ونواتج)؛ تحدد آليته الحركية الترتيب الذي ترتبط به الركائز وتغادر النواتج، وتصنف بشكل رئيسي على أنها متسلسلة (ترتبط جميع الركائز قبل إطلاق أي ناتج) أو بينغ-بونغ (يتم إطلاق ناتج بين أحداث ارتباط الركيزة، عبر إنزيم معدّل).
Scope
يغطي الموضوع تصنيف آليات الإنزيمات متعددة الركائز (خاصة ثنائية الركيزة) إلى أنواع متسلسلة مرتبة، ومتسلسلة عشوائية، وبينغ-بونغ، ومعادلات معدل الحالة المستقرة والأنماط الرسومية المستخدمة لتمييزها، والتسمية المنهجية التي تم تقديمها لهذا الغرض. إنها منهجية مرجعية، وليست إرشادات سريرية.
Core questions
- بأي ترتيب ترتبط الركائز وتنفصل النواتج؟
- كيف تختلف الآليات المتسلسلة والبينغ-بونغ حركيًا؟
- كيف يتم تمييز هذه الآليات من بيانات السرعة الأولية؟
- ماذا تكشف الميول والمقاطع في رسوم بيانية مزدوجة المقلوب؟
Key concepts
- الآليات المتسلسلة (مركب ثلاثي)
- الارتباط المرتب مقابل العشوائي
- آليات بينغ-بونغ (إزاحة مزدوجة)
- الإنزيم الوسيط المستبدل
- أنماط السرعة الأولية مزدوجة المقلوب
- تسمية كليلاند (أحادي، ثنائي، ثلاثي)
Key theories
- تصنيف كليلاند لآليات الإنزيمات متعددة الركائز
- تسمية منهجية ومجموعة من معادلات معدل الحالة المستقرة التي تصنف التفاعلات حسب عدد الركائز والنواتج وحسب ترتيب الارتباط، وتميز الآليات المتسلسلة المرتبة والعشوائية عن آليات بينغ-بونغ.
Mechanisms
في الآليات المتسلسلة، ترتبط جميع الركائز لتشكيل مركب مركزي قبل إطلاق أي ناتج؛ قد يكون الارتباط مرتبًا، بتسلسل محدد، أو عشوائيًا. في آليات بينغ-بونغ، يتم إطلاق ناتج واحد أو أكثر قبل ارتباط جميع الركائز، وتدور الإنزيمات عبر شكل معدّل تساهميًا أو بطريقة أخرى بين أنصاف التفاعلات. يتم تشخيص هذه الآليات حركيًا عن طريق قياس السرعة الأولية مع تغيير ركيزة واحدة عند عدة تركيزات ثابتة للركيزة الأخرى: عادةً ما تنتج الآليات المتسلسلة عائلات من الخطوط المتقاطعة على رسوم بيانية مزدوجة المقلوب، بينما تنتج آليات بينغ-بونغ خطوطًا متوازية، لأنه في الحالة الأخيرة تتفاعل الركيزتان مع أشكال إنزيمية مختلفة. تصف تسمية منهجية عدد الركائز والنواتج (أحادي، ثنائي، ثلاثي) وترتيب الارتباط، وتسمح معادلات معدل الحالة المستقرة المقابلة بتعيين الثوابت الحركية لخطوات محددة.
Clinical relevance
يشكل آلية الإنزيم متعدد الركائز كيفية تصرف مثبطاته فيما يتعلق بكل ركيزة، وهو ما يمثل خلفية ذات صلة بعلم الأدوية للأدوية المستهدفة للإنزيمات وبتفسير فحوصات الإنزيمات. يصف هذا الموضوع هذه الآليات وبصماتها الحركية كمادة مرجعية وليس أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.
History
على الرغم من أن الإنزيمات التي تعمل على ركائز متعددة قد تم التعرف عليها منذ فترة طويلة، إلا أن معالجة حركية موحدة ظهرت مع سلسلة كليلاند (Cleland) عام 1963، والتي قدمت تسمية منهجية ومعادلات معدل الحالة المستقرة التي سمحت لأنماط السرعة الأولية بتحديد الآليات المرتبة والعشوائية وبينغ-بونغ. وقد عززت المعالجات الشاملة في الكتب المدرسية مثل كتاب سيجل (Segel) لاحقًا الأساليب التحليلية.
Key figures
- W. Wallace Cleland
- Irwin Segel
- Alan Fersht
Related topics
Seminal works
- cleland-1963
Frequently asked questions
- كيف يمكنك التمييز بين آلية متسلسلة وآلية بينغ-بونغ؟
- من خلال نمط رسوم بيانية مزدوجة المقلوب: عادةً ما يؤدي تغيير ركيزة واحدة عند عدة تركيزات ثابتة للركيزة الأخرى إلى خطوط متقاطعة للآليات المتسلسلة وخطوط متوازية لآليات بينغ-بونغ.
- ما هي آلية بينغ-بونغ؟
- إنها آلية إزاحة مزدوجة يتفاعل فيها الإنزيم مع ركيزة واحدة ويطلق ناتجًا، تاركًا شكلًا إنزيميًا معدّلًا، قبل الارتباط بالركيزة التالية وإكمال التفاعل.