دینامیک کانفورماسیونی و آلوستری
چگونگی حرکت ماکرومولکولها بین کانفورماسیونها، و اینکه چگونه اتصال در یک جایگاه، فعالیت در یک جایگاه دور را از طریق تعادلات کانفورماسیونی جفتشده تغییر میدهد.
Definition
دینامیک کانفورماسیونی، حرکات ناشی از حرارت یک ماکرومولکول بین ساختارهای قابل دسترس آن است؛ آلوستری، تنظیم فعالیت در یک جایگاه توسط یک رویداد در یک جایگاه مجزا از نظر فضایی است که از طریق آن تغییرات کانفورماسیونی میانجیگری میشود.
Scope
این موضوع به حرکات عملکردی ماکرومولکولها و مدلهای فیزیکی تنظیم آلوستریک میپردازد. این شامل مقیاسهای زمانی نوسانات کانفورماسیونی، ایده مجموعههای کانفورماسیونی از پیش موجود، و مدلهای دوحالتی و ترتیبی کلاسیک همکاری، با هموگلوبین به عنوان مثال کانونی، میشود. تعیین ساختار ایستا و اتصال تعادلی در جای دیگری مورد بررسی قرار میگیرند؛ در اینجا تأکید بر حرکت و جفتشدگی است.
Core questions
- حرکات ماکرومولکولی عملکردی در چه مقیاسهای زمانی رخ میدهند؟
- چگونه اتصال در یک جایگاه میتواند فعالیت در یک جایگاه دور را تغییر دهد؟
- چه چیزی مدلهای همزمان و ترتیبی آلوستری را متمایز میکند؟
- چرا یک مجموعه کانفورماسیونی از پیش موجود، راهی مفید برای تفکر درباره تنظیم است؟
Key theories
- مدل آلوستریک همزمان (MWC)
- مونود، وایمن و شانژو پیشنهاد کردند که یک الیگومر متقارن بین دو حالت با تمایلات لیگاندی متفاوت تبدیل میشود، و اتصال لیگاند تعادل را به سمت حالت با تمایل بالا تغییر میدهد و همکاری ایجاد میکند.
- مدل آلوستریک ترتیبی (KNF)
- کوشلند، نمتی و فیلمر پیشنهاد کردند که اتصال لیگاند یک تغییر کانفورماسیونی را در یک زیرواحد القا میکند که به تدریج تمایل همسایگان آن را تغییر میدهد و امکان حالتهای میانی و نامتقارن را فراهم میکند.
Mechanisms
یک ماکرومولکول یک ساختار صلب واحد را اشغال نمیکند، بلکه در مقیاسهای زمانی از پیکوثانیه تا میلیثانیه بین کانفورماسیونها نوسان میکند، بنابراین حتی حالت استراحت آن نیز یک مجموعه است. آلوستری با تغییر جمعیتهای آن مجموعه عمل میکند: یک لیگاند که ترجیحاً به یک کانفورماسیون متصل میشود، آن را پایدار میکند، و از آنجا که کانفورماسیونها در فعالیت در جایگاههای دیگر متفاوت هستند، جایگاه دور تنظیم میشود. مدلهای همزمان و ترتیبی، توصیفهای حدی از نحوه اشتراک این جفتشدگی توسط زیرواحدهای یک الیگومر هستند، که سیستمهای واقعی اغلب بین آنها قرار میگیرند.
Clinical relevance
جفتشدگی آلوستریک تنظیم فیزیولوژیکی مانند انتقال تعاونی اکسیژن را توضیح میدهد و توسط داروهای آلوستریک که به جای مسدود کردن یک هدف، آن را تنظیم میکنند، مورد بهرهبرداری قرار میگیرد؛ مدلهای فیزیکی در اینجا زمینه آموزشی برای آن فارماکولوژی هستند، نه راهنمای درمانی.
History
اتصال تعاونی اکسیژن توسط هموگلوبین، که در ابتدا توسط هیل کمیسازی شد و از نظر ساختاری توسط پروتز توجیه شد، مدل همزمان ۱۹۶۵ مونود، وایمن و شانژو و مدل ترتیبی ۱۹۶۶ کوشلند، نمتی و فیلمر را برانگیخت که قطبهای مفهومی آلوستری باقی ماندهاند؛ دیدگاه مجموعه بعدها آنها را متحد کرد.
Key figures
- Jacques Monod
- Jeffries Wyman
- Jean-Pierre Changeux
- Daniel Koshland
Related topics
Seminal works
- monod1965
- koshland1966
Frequently asked questions
- آلوستری به زبان ساده چیست؟
- این تنظیم از راه دور است: چیزی که در یک جایگاه روی یک ماکرومولکول متصل میشود، نحوه رفتار مولکول را در یک جایگاه متفاوت و جداگانه تغییر میدهد، با تغییر اینکه مولکول چه کانفورماسیونهایی را اتخاذ میکند.
- آیا ساختار یک پروتئین ثابت است؟
- خیر؛ یک پروتئین دائماً بین کانفورماسیونهای مرتبط نوسان میکند، و این حرکات برای عملکرد و نحوه انتقال رویدادهای اتصال در سراسر مولکول ضروری هستند.