Allosteeriline regulatsioon: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
PResümee puudub |
P pisitoimetamine |
||
1. rida:
[[Biokeemia]]s on '''allosteeriline regulatsioon''' [[valgud|valkude]] aktiivsuse reguleerimine läbi [[efektor (bioloogia)|efektor]]i seondumise allosteerilisse tsentrisse. Allosteeriline tsenter ei kattu valgu [[aktiivtsenter]]iga.
Efektor võib mõjuda valgule nii aktiveerivalt kui ka [[inhibeerimine (keemia)|inhibeerivalt]]. Efektoreid, mis suurendavad valgu aktiivsust, nimetatakse ''allosteerilisteks aktivaatoriteks'', kusjuures neid, mis vähendavad valgu aktiivsust, nimetatakse ''allosteerilisteks inhibiitoriteks''. On olemas valke, mis on efektori poolt sisse või välja lülitatud. Efektormolekuli seondumisega allosteerilisse tsentrisse kaasneb valgus [[konformatsiooni muutus]]. Konformatsioon muutub, kuna valgu siseseste vastastikmõjude tasakaal nihkub.<ref name="ouCvw" />
5. rida:
Allosteeriline kontroll valgul annab [[rakk|rakule]] võimaluse tagasiside vastuvõtmiseks ning sobivalt kohanemiseks muutuvatele tingimustele. Selline süsteem on kiirema reageerimisajaga ja energeetiliselt kasulikum kui näiteks [[transkriptsioon (geneetika)|transkriptsiooniline]] regulatsioon.
Termin ''allosteeria'' pärineb [[Kreeka keel|kreeka]] keelest ''allos'' (ἄλλος), "teised", ja ''stereos'' (στερεὀς), "tahke (keha)", viidates faktile, et allosteerilise valgu regulatoorne sait on füüsiliselt kaugemal kui ta aktiivsait.
== Allosteerilise regulatsiooni tüübid ==
[[Pilt:Allosteric Regulation.svg|pisi|Heterotroofse allosteerilise regulatsiooni skemaatiline näide. Üleval on valgu tavapärane käitumine ja all on valguga seostunud efektormolekul, mis muudab valgu aktiivtsentri konformatsiooni
=== Homotroofne ===
19. rida:
==Allosteerilise regulatsiooni mudelid==
Mudelite kohaselt esineb valgul kaks olekut. T (''tense'', pinges) ja R (''relaxed'', lõõgastunud) olekud, kus T-olek on madala [[reaktiivsus]]ega ja R-olek kõrge reaktiivsusega. Need olekud on omavahel[[keemiline tasakaal
=== MWC mudel ===
MWC mudel põhineb Monodi, Wymani ja Changeux' avaldatud artiklil, mis pärineb aastast 1965.<ref name="MWC" /> Monod kirjeldas allosteeriat järgnevalt: "Kaudne vastastikune toime kahe erineva seondumissaidi vahel [---] Need vastastikmõjud on vahendatud mingisuguse molekulaarse üleminekutega, mis on põhjustatud või stabiliseeritud valgu poolt, juhul kui seondub allosteerilise[[ligand
Mudel on endiselt adekvaatne, kuigi mitte nii konkreetselt, vaid pigem üleüldise kontseptsioonina. Selle mudeli kohaselt esineb allosteeria ainult[[oligomeer
===
KNF mudelis ei ole valgu subühikud ühendatud selliselt, et muutus ühe konformatsioonis põhjustaks teiste subühikute konformatsiooni muutumist. Seega kõik valgu subühikud ei ole samas konformatsioonis. Allosteerilise ligandi (või substraadi) seondumine ühele subühikule põhjustab väikese muutuse teistes, mis muudab need subühikud vastuvõtlikumaks substraadi suhtes, seeläbi suurendades terve valgu aktiivsust.<ref name="KNF" />
Mõlemad mudelid põhinevad hemoglobiinil, mis on neljast subühikust koosnev sümmeetriline valk. Allosteeriline regulatsioon esineb paljudel teistsuguse struktuuriga valkudel, millele ei ole loodud sobivat mudelit.
== Allosteeria andmebaas ==
45. rida:
Allosteeriliste valkude loomiseks on erinevaid viise, sõltuvalt allosteeriliste omaduste kasutamisest on võimalik luua sensoreid või lüliteid.
1) Väheste aminohapete muutmine. Mõne aminohappe välja vahetamisel on võimalik luua valk, millel esineb mitu erinevat voltumist.
Sw2 on disainitud peptiid, millel on kaks erinevat kõrgema astme voltumist sõltuvalt kas [[pH]]-st või [[siirdemetall]]ide juuresolekust.<ref name="JcJmv" />
53. rida:
Näiteks on sellist valkude ühendamist tehtud [[ubikvitiin]]i sisestamisel [[barnaas]]i pinna silmusesse. Ubikvitiini C ja N terminuse vahe on pikem kui barnaasi silmusel, mis põhjustab topoloogilise pinge kahe valgu vahel, kus saab ainult üks neist kahest esineda oma töötavas konformatsioonis. Nende vaheline tasakaal on üksteisest sõltuv ning seda on võimalik mõjutada läbi allosteerilise ligandi seondumise. Seondumine põhjustab raku surma, seega selle sünteetilise valgu väljundiks on raku surm.<ref name="CWoMu" />
3) Kattuvad järjestused. Kui kahe valgu vahel esineb sarnane aminohappe järjestus, on võimalik neid kokku liita sellisel viisil, et võistlevad sama järjestuse kasutamise pärast. Läbi ligandi seondumise võib eelistatud olla ühe või teise valgu funktsioon.
Sellist põhimõtet kasutades on disainitud hübriidvalk, millel on kattuvad järjestused. Mõlemad valgu domeenid on võimelised siduma ligandi, kuid mitte mõlemad korraga. See võimaldab luua allosteerilise regulatsiooni ja uue sisendi valgule, millel varem oli ainult üks kindel rada. Aktiivsust saab mõjutada allosteerilise ligandi lisamisega lahusesse ning seeläbi raku käitumist.<ref name="7AhsO" />
60. rida:
Kiire konformatsiooni muutumise ja kõrge spetsiifika tõttu on allosteerilised valgud head [[biosensor]]id, sest võimaldavad tuvastada biomolekule isegi madalas kontsentratsioonis. Disaini poolest põhjustab allosteerilise ligandi seondumine valgule [[fluorestsents]]i, pakkudes seeläbi visuaalset tagasisidet ning kvantitatiivset infot ligandi hulga kohta lahuses. Võimaldab määrata ainete hulka sõltumata nende keemilistest omadustest ja nähtavusest.
Sellist lähenemist on kasutatud keskmise pikkusega rasvhapete (C<sub>8</sub>-C<sub>12</sub>) tuvastamiseks lahusest. Kasutati [[G-valguga seotud retseptorid|G-valguga seotud retseptorit]] (GPCR), mis pärinevad imetaja rakkudest ja on viidud pärmi rakku. Võimaldab tuvastada rasvhappe hulka läbi fluorestsentsi. Sellise süsteemi tööks on vajalik, et tuvastatav aine oleks lahuses mitte raku enda sees.
==== Lülitid ====
Peamine viis allosteeria rakendamiseks sünteetilises bioloogias on lülitite loomine, mis kindla sisendi puhul annavad kindla väljundi. Näiteks Ostermeier lõi TEM1 β-laktamaasi, mille aktiivsus on reguleeritud läbi [[maltoos]]i olemasolu.<ref name="aBO3o" /> Selline süsteem võimaldab kindla signaali juuresolekul saada kindlat väljundit ehk siis ensüümi aktiivsust.
==Viited==
{{viited|1=2|allikad=
<ref name="ouCvw">{{cite journal | URL=http://www.nature.com/nature/journal/v508/n7496/full/nature13001.html | title=The ensemble nature of allostery | author=H. N. Motlagh,J. O. Wrabl, J. Li, V. J. Hilser | doi=10.1038/nature13001 | year=2014}}</ref>▼
<ref name="hem">{{cite journal | URL=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1080/15216540701272380/abstract | title=Evolution of allosteric models for hemoglobin | author=Eaton, W. A., Henry, E. R., Hofrichter, J., Bettati, S., Viappiani, C. and Mozzarelli, A. | doi=10.1080/15216540701272380 | volume=59 | issue=8–9 | Year=2007 | pages=586–599}}</ref>
<ref name="MWC">{{cite journal | URL=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022283665802856 | title=On the nature of allosteric transitions: A plausible model | author=J. Monod, J. Wyman, J.-P. Changeux | doi=10.1016/S0022-2836(65)80285-6| volume=12 | Issue=1 | Year=1965 | Pages=88–118}}</ref>
72. rida ⟶ 73. rida:
<ref name="KNF">{{cite journal | URL=http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/bi00865a047 | title=Comparison of Experimental Binding Data and Theoretical Models in Proteins Containing Subunits | author=D. E. KoshlandJr., G. Némethy, D. Filmer | doi=10.1021/bi00865a047 | year=1966}}</ref>
<ref name="ZH">Z. Huang, L. Zhu, Y. Cao, G. Wu, X. Liu, ''et al'' (2011) ASD: a comprehensive database of allosteric proteins and modulators. ''Nucleic Acids Res'' Volume 39, D663-669</ref>
▲<ref name="ouCvw">{{cite journal | URL=http://www.nature.com/nature/journal/v508/n7496/full/nature13001.html | title=The ensemble nature of allostery | author=H. N. Motlagh,J. O. Wrabl, J. Li, V. J. Hilser | doi=10.1038/nature13001 | year=2014}}</ref>
<ref name="NE1Fj">{{cite journal | URL=http://molpharm.aspetjournals.org/content/55/4/778.long | title=Subtype-selective positive cooperative interactions between brucine analogs and acetylcholine at muscarinic receptors: functional studies | author=N. J. M. Birdsall, T. Farries, P. Gharagozloo, S. Kobayashi, S. Lazareno, M. Sugimoto | doi=0026-895X/99/040778-09$3.00/0 | year=1999}}</ref>
<ref name="AXP6C">{{cite journal | URL=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC38737/ | title=Activation of muscarinic acetylcholine receptors via their allosteric binding sites | author=J. Jakubík, L. Bacáková, V. Lisá, E. E. el-Fakahany, S. Tucek | year=1996}}</ref>
| |||