Enzim Multi-Substrat

Sebagian besar enzim bekerja pada dua atau lebih substrat, dan kinetikanya lebih kaya daripada kasus Michaelis-Menten substrat tunggal. Reaksi multi-substrat berlangsung melalui mekanisme yang berbeda, sekuensial atau ping-pong, yang berbeda dalam hal apakah semua substrat harus berikatan sebelum produk apa pun dilepaskan. Mekanisme ini dapat dibedakan berdasarkan pola yang dihasilkan oleh persamaan laju keadaan tunak mereka ketika kecepatan awal dipelajari sebagai fungsi dari setiap substrat.

Definition

Enzim multi-substrat mengkatalisis reaksi yang melibatkan dua atau lebih substrat (dan produk); mekanisme kinetiknya menentukan urutan pengikatan substrat dan pelepasan produk, yang diklasifikasikan terutama sebagai sekuensial (semua substrat berikatan sebelum produk apa pun dilepaskan) atau ping-pong (produk dilepaskan di antara peristiwa pengikatan substrat, melalui enzim yang dimodifikasi).

Scope

Topik ini mencakup klasifikasi mekanisme multi-substrat (terutama bisubstrat) menjadi tipe sekuensial terurut, sekuensial acak, dan ping-pong, persamaan laju keadaan tunak dan pola grafis yang digunakan untuk membedakannya, serta nomenklatur sistematis yang diperkenalkan untuk tujuan ini. Ini adalah metodologi referensi, bukan panduan klinis.

Core questions

• Dalam urutan apa substrat berikatan dan produk berdisosiasi?
• Bagaimana mekanisme sekuensial dan ping-pong berbeda secara kinetik?
• Bagaimana mekanisme ini dibedakan dari data kecepatan awal?
• Apa yang diungkapkan oleh kemiringan dan intersep plot resiprokal ganda?

Key concepts

• Mekanisme sekuensial (kompleks-terner)
• Pengikatan terurut versus acak
• Mekanisme ping-pong (perpindahan ganda)
• Intermediat enzim tersubstitusi
• Pola resiprokal ganda kecepatan awal
• Nomenklatur Cleland (Uni, Bi, Ter)

Key theories

Klasifikasi mekanisme multi-substrat Cleland

Nomenklatur sistematis dan seperangkat persamaan laju keadaan tunak yang mengklasifikasikan reaksi berdasarkan jumlah substrat dan produk serta berdasarkan urutan pengikatan, membedakan mekanisme sekuensial terurut dan acak dari mekanisme ping-pong.

Mechanisms

Dalam mekanisme sekuensial, semua substrat berikatan untuk membentuk kompleks pusat sebelum produk apa pun dilepaskan; pengikatan dapat terurut, dengan urutan yang ditentukan, atau acak. Dalam mekanisme ping-pong, satu atau lebih produk dilepaskan sebelum semua substrat berikatan, dan enzim berputar melalui bentuk yang dimodifikasi secara kovalen atau lainnya di antara reaksi-paruh. Mekanisme ini didiagnosis secara kinetik dengan mengukur kecepatan awal saat satu substrat divariasikan pada beberapa konsentrasi tetap dari substrat lainnya: mekanisme sekuensial umumnya menghasilkan keluarga garis berpotongan pada plot resiprokal ganda, sedangkan mekanisme ping-pong menghasilkan garis paralel, karena pada mekanisme yang terakhir, kedua substrat berinteraksi dengan bentuk enzim yang berbeda. Nomenklatur sistematis menjelaskan jumlah substrat dan produk (Uni, Bi, Ter) dan urutan pengikatan, dan persamaan laju keadaan tunak yang sesuai memungkinkan konstanta kinetik ditetapkan ke langkah-langkah tertentu.

Clinical relevance

Mekanisme enzim multi-substrat membentuk bagaimana inhibitornya berperilaku terhadap setiap substrat, yang merupakan latar belakang yang relevan untuk farmakologi obat yang menargetkan enzim dan untuk menafsirkan uji enzim. Topik ini menjelaskan mekanisme ini dan tanda kinetiknya sebagai materi referensi dan bukan dasar untuk keputusan diagnostik atau pengobatan individu.

History

Meskipun enzim yang bekerja pada banyak substrat telah lama dikenal, perlakuan kinetik terpadu muncul dengan seri Cleland tahun 1963, yang memperkenalkan nomenklatur sistematis dan persamaan laju keadaan tunak yang memungkinkan pola kecepatan awal mengidentifikasi mekanisme terurut, acak, dan ping-pong. Perlakuan buku teks komprehensif seperti Segel kemudian mengkonsolidasikan metode analitik.

Key figures

• W. Wallace Cleland
• Irwin Segel
• Alan Fersht

Seminal works

• cleland-1963

Frequently asked questions

Bagaimana Anda dapat membedakan mekanisme sekuensial dari mekanisme ping-pong?

Berdasarkan pola plot resiprokal ganda: memvariasikan satu substrat pada beberapa konsentrasi tetap dari substrat lainnya biasanya menghasilkan garis berpotongan untuk mekanisme sekuensial dan garis paralel untuk mekanisme ping-pong.

Apa itu mekanisme ping-pong?

Ini adalah mekanisme perpindahan ganda di mana enzim bereaksi dengan satu substrat dan melepaskan produk, meninggalkan bentuk enzim yang dimodifikasi, sebelum mengikat substrat berikutnya dan menyelesaikan reaksi.