प्रोटीन संरचना और एंजाइम सक्रिय स्थल

एक एंजाइम की उत्प्रेरक शक्ति उसकी त्रि-आयामी संरचना से आती है: मुड़ी हुई पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला अंतरिक्ष में अवशेषों के एक छोटे समूह को सक्रिय स्थल बनाने के लिए व्यवस्थित करती है, जो एक पॉकेट या दरार होती है जहाँ सबस्ट्रेट बंधता है और अभिक्रिया रसायन विज्ञान को त्वरित किया जाता है। यह विषय बताता है कि प्रोटीन संरचना के स्तर सक्रिय स्थल को कैसे जन्म देते हैं और वह स्थल विशिष्टता कैसे प्राप्त करता है।

Definition

एक एंजाइम सक्रिय स्थल एक मुड़े हुए प्रोटीन का वह क्षेत्र है, जो तृतीयक (और अक्सर चतुर्धातुक) संरचना द्वारा एक साथ लाए गए अवशेषों से बनता है, जहाँ सबस्ट्रेट बंधता है और उत्प्रेरण होता है।

Scope

यह प्रविष्टि प्रोटीन संरचना के चार स्तरों को शामिल करती है क्योंकि वे उत्प्रेरण से संबंधित हैं, सक्रिय स्थल की वास्तुकला (बंधन उपस्थल और उत्प्रेरक अवशेष), सबस्ट्रेट पहचान के लॉक-एंड-की और प्रेरित-फिट मॉडल, और संरचनात्मक वर्गीकरण एंजाइम फोल्ड को कैसे व्यवस्थित करता है। यह एंजाइम वास्तुकला का एक संदर्भ उपचार है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन।

Core questions

• प्राथमिक, द्वितीयक, तृतीयक और चतुर्धातुक संरचना एक सक्रिय स्थल बनाने के लिए कैसे संयोजित होती हैं?
• कौन से अवशेष सबस्ट्रेट को बांधते हैं और कौन से उत्प्रेरण करते हैं?
• सक्रिय स्थल सबस्ट्रेट विशिष्टता कैसे प्राप्त करता है?
• एंजाइम संरचनाओं और फोल्ड को कैसे वर्गीकृत किया जाता है?

Key concepts

• प्राथमिक, द्वितीयक, तृतीयक और चतुर्धातुक संरचना
• सक्रिय स्थल (बंधन और उत्प्रेरक उपस्थल)
• उत्प्रेरक अवशेष
• सबस्ट्रेट विशिष्टता
• संरचनात्मक परिवर्तन
• संरचनात्मक डोमेन और फोल्ड

Key theories

लॉक-एंड-की मॉडल

सक्रिय स्थल का एक कठोर, पूरक आकार होता है जो केवल मेल खाने वाले सबस्ट्रेट्स को स्वीकार करता है, एंजाइम विशिष्टता की एक प्रारंभिक व्याख्या जिसे बाद में गतिशील मॉडल द्वारा परिष्कृत किया गया।

प्रेरित फिट

सबस्ट्रेट बंधन एक संरचनात्मक परिवर्तन को ट्रिगर करता है जो सबस्ट्रेट के चारों ओर सक्रिय स्थल को समायोजित करता है, जो विशिष्टता और उत्प्रेरक स्थिति के लिए जिम्मेदार है जिसे एक कठोर मॉडल नहीं कर सकता।

Mechanisms

अमीनो-एसिड अनुक्रम (प्राथमिक संरचना) स्थानीय हेलिक्स और शीट्स (द्वितीयक संरचना) में मुड़ता है जो एक कॉम्पैक्ट त्रि-आयामी आकार (तृतीयक संरचना) में पैक होते हैं; कई एंजाइमों में कई श्रृंखलाएं तब एकत्रित होती हैं (चतुर्धातुक संरचना)। यह फोल्डिंग उन अवशेषों को एक साथ लाती है जो अनुक्रम में दूर होते हैं ताकि सक्रिय स्थल बन सके, जहाँ बंधन अवशेष सबस्ट्रेट को एक परिभाषित अभिविन्यास में रखते हैं और उत्प्रेरक अवशेष संक्रमण अवस्था को स्थिर करते हैं। सबस्ट्रेट पहचान को पूरक आकार (लॉक-एंड-की) और, अधिक सटीक रूप से, प्रेरित फिट द्वारा वर्णित किया गया है, जिसमें बंधन स्थल को नया आकार देता है। संरचनात्मक वर्गीकरण योजनाएं एंजाइमों को साझा फोल्ड द्वारा समूहित करती हैं, यह दर्शाती हैं कि कैसे आवर्ती वास्तुकला संबंधित उत्प्रेरक कार्यों का समर्थन करती है।

Clinical relevance

सक्रिय स्थल वह संरचनात्मक विशेषता है जिसे एंजाइम अवरोधक और कई दवाएं लक्षित करने के लिए डिज़ाइन की जाती हैं, इसलिए इसकी वास्तुकला औषध विज्ञान और संरचनात्मक जीव विज्ञान के लिए एक मूलभूत पृष्ठभूमि है। यह प्रविष्टि बताती है कि संरचना उत्प्रेरक विशिष्टता कैसे उत्पन्न करती है और व्यक्तिगत नैदानिक या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

History

यह विचार कि एंजाइम विशिष्टता एक पूरक फिट को दर्शाती है, उन्नीसवीं शताब्दी के अंत में एमिल फिशर के लॉक-एंड-की सादृश्य से संबंधित है। 1960 के दशक में एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी द्वारा पहली एंजाइम संरचनाओं का निर्धारण सक्रिय स्थलों को दृश्यमान बनाता है, जबकि कोशलैंड के प्रेरित-फिट प्रस्ताव (1958) ने गतिशील दृष्टिकोण पेश किया जो अब एंजाइमोलॉजी के लिए केंद्रीय है। SCOP (मर्ज़िन और सहकर्मी, 1995) जैसे संरचनात्मक वर्गीकरण प्रयासों ने बाद में प्रोटीन फोल्ड की बढ़ती सूची को व्यवस्थित किया, जिसमें एंजाइमों के भी शामिल थे।

Key figures

• Daniel E. Koshland
• Christian B. Anfinsen
• Cyrus Chothia

Seminal works

• koshland-1958
• murzin-1995
• anfinsen-1973

Frequently asked questions

बंधन स्थल और उत्प्रेरक स्थल में क्या अंतर है?

सक्रिय स्थल के भीतर, बंधन (सबस्ट्रेट-पहचान) अवशेष सबस्ट्रेट को अपनी जगह पर रखते हैं, जबकि उत्प्रेरक अवशेष रसायन विज्ञान को अंजाम देते हैं; दोनों कार्य एक ही पॉकेट में ओवरलैप होते हैं लेकिन वैचारिक रूप से अलग होते हैं।

प्रेरित फिट विशिष्टता के लिए क्यों मायने रखता है?

क्योंकि सक्रिय स्थल बंधन पर खुद को नया आकार देता है, यह उत्प्रेरक समूहों को सटीक रूप से स्थिति दे सकता है और उन अणुओं के खिलाफ भेदभाव कर सकता है जो बंधते हैं लेकिन उत्पादक संरचनात्मक परिवर्तन को ट्रिगर करने में विफल रहते हैं।