بازدارندگی بازخوردی
بازدارندگی بازخوردی یک سازوکار تنظیمی است که در آن محصول نهایی یک مسیر متابولیکی، آنزیمی را که در مراحل اولیه آن مسیر عمل میکند، معمولاً اولین مرحله متعهد، مهار میکند. با کاهش تولید خود در هنگام تجمع محصول، سلول از سنتز بیهوده جلوگیری کرده و سطوح متابولیتها را در تعادل نگه میدارد.
Definition
بازدارندگی بازخوردی تنظیم یک مسیر بیوسنتزی است که در آن محصول نهایی به یک آنزیم کاتالیزکننده یک مرحله اولیه و متعهد متصل شده و آن را مهار میکند، و با تجمع محصول، شارش (flux) از طریق مسیر را کاهش میدهد.
Scope
این مدخل به بازدارندگی محصول نهایی (بازخورد منفی) به عنوان یک اصل کنترلی، هدفگیری معمول مراحل متعهد، و اساس آلوستریک که به یک محصول از نظر ساختاری نامرتبط اجازه میدهد تا یک آنزیم را مهار کند، میپردازد. این یک مرجع بیوشیمیایی است، نه راهنمای بالینی.
Core questions
- کدام مرحله در مسیر، مرحله تنظیم شده و متعهد است؟
- چگونه یک محصول نهایی میتواند آنزیمی را که از نظر شیمیایی به آن شباهت ندارد، مهار کند؟
- چگونه بازدارندگی بازخوردی غلظت متابولیتها را پایدار نگه میدارد؟
Key concepts
- بازدارندگی محصول نهایی (معکوس)
- مرحله متعهد (اولیه) یک مسیر
- جایگاه تنظیمی آلوستریک
- بازخورد منفی و هموستاز متابولیکی
- تغییر کنفورماسیونی در اتصال اثرگذار
Key theories
- تنظیم محصول نهایی (بازخورد منفی)
- محصول نهایی یک مسیر به عنوان مهارکننده یک آنزیم اولیه متعهد عمل میکند، بنابراین تجمع محصول، سنتز خود را کاهش میدهد؛ این برای ایزولوسین و بیوسنتز پیریمیدین نشان داده شد و یک اصل کلی کنترل متابولیکی است.
- اساس آلوستریک بازدارندگی بازخوردی
- از آنجا که محصول نهایی معمولاً شبیه سوبسترای آنزیم نیست، در یک جایگاه آلوستریک جداگانه عمل میکند؛ مدل مونود-وایمن-شانژو توضیح میدهد که چگونه اتصال در آنجا تعادل کنفورماسیونی آنزیم را تغییر داده و فعالیت را کاهش میدهد.
Mechanisms
در یک مسیر بیوسنتزی، محصول نهایی انباشته شده به آنزیمی که یک مرحله اولیه متعهد را کاتالیز میکند متصل شده و آن را مهار میکند، به طوری که وقتی محصول فراوان است، شارش کاهش مییابد و وقتی مصرف میشود، از سر گرفته میشود؛ این منطق بازخورد منفی مستقیماً برای بیوسنتز ایزولوسین (Umbarger, 1956) و برای بیوسنتز پیریمیدین (Yates & Pardee, 1956) نشان داده شد. از آنجا که محصول نهایی معمولاً شباهت شیمیایی به سوبسترای آنزیم ندارد، در یک جایگاه آلوستریک مجزا به جای جایگاه فعال متصل میشود، و مدل مونود-وایمن-شانژو (Monod-Wyman-Changeux) توضیح میدهد که چگونه چنین اتصالاتی آنزیم را بین کنفورماسیونهای فعال و کمتر فعال تغییر میدهد (Monod, 1965). امضای کینتیکی معمولاً از نوع بازدارندگی آلوستریک و غیررقابتی است (Cornish-Bowden, 2012).
Clinical relevance
بازدارندگی بازخوردی زیربنای پایداری سطوح متابولیتها است، و اختلال در آن برای درک خطاهای مادرزادی متابولیسم و منطق پشت برخی مداخلات متابولیکی مرتبط است (Cornish-Bowden, 2012). این مدخل اصل تنظیمی را برای مرجع و آموزش توصیف میکند و راهنمایی تشخیصی یا درمانی ارائه نمیدهد.
History
بازدارندگی بازخوردی به عنوان یک اصل تنظیمی در سال 1956 از طریق گزارشهای تقریباً همزمان که محصولات نهایی ایزولوسین و پیریمیدینها آنزیمهای اولیه مسیرهای بیوسنتزی خود را مهار میکنند، تثبیت شد (Umbarger, 1956; Yates & Pardee, 1956). مدل آلوستریک مونود، وایمن و شانژو در سال 1965 سپس سازوکار ساختاری را ارائه داد که توسط آن یک محصول نهایی نامشابه میتواند یک آنزیم را از یک جایگاه جداگانه تنظیم کند (Monod, 1965).
Key figures
- H. Edwin Umbarger
- Arthur B. Pardee
- Jacques Monod
- Jean-Pierre Changeux
Related topics
Seminal works
- umbarger-1956
- yates-pardee-1956
- monod-1965
Frequently asked questions
- چرا بازدارندگی بازخوردی معمولاً اولین مرحله متعهد را هدف قرار میدهد؟
- مهار اولین مرحلهای که به یک مسیر اختصاص دارد، از تجمع واسطهها جلوگیری کرده و از هدر رفتن پیشسازها اجتناب میکند، که کنترل را هم کارآمد و هم اقتصادی میسازد.
- چگونه یک محصول نهایی میتواند آنزیمی را که از نظر شیمیایی به آن شباهت ندارد، مهار کند؟
- این محصول در یک جایگاه آلوستریک جداگانه به جای جایگاه فعال متصل میشود، جایی که اتصال آن آنزیم را به یک کنفورماسیون کمتر فعال تغییر میدهد، همانطور که توسط مدلهای آلوستریک تنظیم توضیح داده شده است.