Çok Enzimli Kompleksler
Çok enzimli bir kompleks, birkaç farklı katalitik aktivitenin — ve genellikle bunları birbirine bağlayan kofaktörlerin — tek bir supramoleküler partikülde bir arada tutulduğu stabil bir yapıdır. Ardışık reaksiyonları birlikte lokalize ederek, bu tür kompleksler katalizi koordine edebilir, ara ürünleri yönlendirebilir ve tüm bir reaksiyon dizisi için tek bir düzenleyici hedef sunabilir.
Tanım
Çok enzimli bir kompleks, iki veya daha fazla enzimin kovalent olmayan (veya çok işlevli enzimlerde kovalent) birleşimidir; bu enzimler ardışık veya işlevsel olarak ilişkili reaksiyonları katalize eder ve kataliz ile genellikle ara ürünlerin transferi tek bir yapı içinde koordine edilecek şekilde organize olmuştur.
Kapsam
Bu konu, çok enzimli komplekslerin tanımını ve mimarisini, alfa-keto asit dehidrogenaz kompleksleri ve yağ asidi sentaz gibi kanonik örnekleri, kovalent olarak kaynaşmış çok işlevli enzimler ile kovalent olmayan yapılar arasındaki ayrımı ve bazen metabolonlar olarak adlandırılan daha gevşek, geçici yapıları kapsamaktadır. Bu, enzimolojide referans-eğitim amaçlı bir konudur ve klinik bir rehberlik değildir.
Temel sorular
- Tek bir partikül içinde çeşitli katalitik aktiviteler nasıl organize edilmektedir ve bunların stokiyometrisi nasıl belirlenmektedir?
- Yapılaşma, aynı enzimlerin ayrı ayrı hareket etmesine kıyasla ne gibi işlevsel avantajlar sağlamaktadır?
- Kovalent çok işlevli enzimler, kovalent olmayan komplekslerden ve geçici metabolonlardan nasıl farklılık göstermektedir?
- Tüm kompleksler birimler halinde nasıl düzenlenmektedir?
Anahtar kavramlar
- Çok işlevli enzim ve kovalent olmayan kompleks
- Katalitik çekirdek ve çevresel alt birimler
- Sallanan kol kofaktör eşleşmesi
- Metabolon (geçici ardışık enzim yapısı)
- Bir yapının koordineli düzenlenmesi
- Aktif bölge eşleşmesi
Mekanizmalar
Çok enzimli kompleksler, ardışık reaksiyonları uzayda organize etmektedir. Reed tarafından tanımlanan alfa-keto asit dehidrogenaz komplekslerinde, üç bileşen enzimin çok sayıda kopyası yapısal bir çekirdek etrafında birleşmekte ve bir lipoil sallanan kol, reaksiyon ara ürününü bileşenlerin aktif bölgeleri arasında taşımaktadır; bu durum, bir yapı içindeki aktif bölge eşleşmesini göstermektedir. Srere, bu tabloyu ardışık metabolik enzim komplekslerine genelleştirerek, fiziksel birleşimin akışı koordine edebileceğini ve ara ürünleri yönlendirebileceğini savunmuş, ayrıca daha gevşek, yolakları kapsayan yapılar için metabolon kavramını tanıtmıştır. Huang ve meslektaşları bu tür bir organizasyonu substrat yönlendirmesi ile ilişkilendirirken, Sweetlove ve Fernie birçok yapının dinamik olduğunu, metabolik duruma yanıt olarak oluşup çözündüğünü vurgulamaktadır.
Klinik önem
Çok enzimli kompleksler, insan enerji metabolizması ve biyosentezi için merkezi reaksiyonları gerçekleştirmektedir; bileşenlerindeki kalıtsal veya edinilmiş kusurlar metabolik hastalık bağlamında incelenmektedir. Bu madde, bu tür komplekslerin nasıl organize olduğunu çerçevelemekte ve referans ile eğitim amaçlıdır; tanı veya tedavi için bir temel değildir.
Tarihçe
Çok enzimli kompleksler üzerine yapılan çalışmalar, Reed'in alfa-keto asit dehidrogenaz kompleksleri üzerine onlarca yıl süren araştırmalarıyla temelini atmıştır; bu araştırmalar lipoik asidin rolünü izlemiş ve birden fazla enzimin sallanan kol mekanizmasıyla bir çekirdek etrafında nasıl birleştiğini ortaya koymuştur. Srere'nin 1987 tarihli derlemesi, ardışık metabolik enzim kompleksleri kavramını — ve metabolon fikrini — yaygın kullanıma sokmuş, Sweetlove ve Fernie tarafından gözden geçirilen sonraki yapısal ve dinamik çalışmalar ise tabloyu geçici, koşullara bağlı yapılara genişletmiştir.
Tartışmalar
- Fizyolojik koşullar altında metabolonlar ne kadar gerçek ve stabildir?
- Gevşek bir şekilde ilişkili ardışık enzimlerin in vivo olarak işlevsel açıdan anlamlı metabolonlar oluşturup oluşturmadığı veya gözlemlenen ilişkilerin yüksek konsantrasyon veya belirli yöntemlerin birer artefaktı olup olmadığı aktif bir soru olmaya devam etmektedir.
Öne çıkan isimler
- Lester J. Reed
- Paul A. Srere
- Frank M. Raushel
İlgili konular
Temel eserler
- reed-2001
- srere-1987
Sıkça sorulan sorular
- Çok enzimli bir kompleksin klasik bir örneği nedir?
- Pirüvat dehidrogenaz kompleksi ders kitaplarında yer alan klasik bir örnektir: üç farklı enzimi birleştirir ve ara ürünü aktif bölgeleri arasında geçirmek için bir lipoil sallanan kol kullanır, pirüvatı asetil-CoA'ya koordineli bir dizi halinde dönüştürür.
- Metabolon nedir?
- Metabolon, Srere tarafından popülerleştirilen, bir yolaktaki akışı koordine etmek üzere bir araya gelen ve koşullar değiştiğinde çözünebilen, ardışık metabolik enzimlerin geçici bir supramoleküler kompleksi için kullanılan bir terimdir.