معلومة

ما هو المجال التحفيزي للإنزيم؟

ما هو المجال التحفيزي للإنزيم؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هل هذا اسم آخر للموقع النشط للإنزيم؟ كيف تبدو بنية المجال الحفزي للإنزيم؟


كلا الجزأين يتداخلان. البروتينات هي سلسلة من الأحماض الأمينية المرتبطة. يمكن تجميع هذه السلسلة في وحدات وظيفية تسمى مجالات البروتين. عادةً ما تكون جميع أجزاء المجال موجودة عن كثب في البروتين وتشكل مجالات وظيفية في البنية ثلاثية الأبعاد للبروتين. تحتوي البروتينات عادةً على أكثر من مجال واحد (هذه متشعبة ولكن على سبيل المثال يمكن أن تكون ثنائية الأبعاد أو التنشيط أو مجالات الربط).

المجال التحفيزي هو جزء من سلسلة البروتين التي تحتوي على المنطقة التي يحدث فيها التفاعل الكيميائي المحفز. تشكل البنية ثلاثية الأبعاد للمجال الحفاز الموقع النشط ، لذلك يتطلب الإنزيم طيًا مناسبًا ليكون نشطًا. إذا قمت بتغيير طبيعة الإنزيم ، فسيظل المجال التحفيزي موجودًا (لأن هذه وظيفة في تسلسل البروتين) ولكن الموقع النشط سيختفي.

نظرًا لوجود العديد من الإنزيمات لجميع أنواع التفاعلات ، فمن الصعب تحديد شكل عام للموقع النشط. الحافز الموجود في الكثير من الإنزيمات هو شكل الجيب أو الأخدود التحفيزي الذي لا يصل إليه إلا الركيزة الصحيحة من الإنزيم. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يؤدي ارتباط الركيزة بالإنزيم إلى إحداث تغيير في تكوين البروتين الذي يغلق هذا الجيب. عندما ينتهي التفاعل ولم تعد الركيزة مرتبطة بالإنزيم ، يتغير التشكل مرة أخرى ويطلق نواتج التفاعل. انظر إلى الصورة لرسم تخطيطي لهذا المبدأ (الصورة من هنا):


موقع نشط

س: هل هناك أنشطة لطيفة للكبار المصابين بالتوحد؟ لقد كنت أساعد رجلاً لطيفًا للغاية يبلغ من العمر 45 عامًا وأبحث عن بعض الأشياء الجديدة التي يمكنني فعلها معه في وقتنا معًا. أيه أفكار؟

س: ما هو التدخين السلبي؟ وهل هي خطيرة كفاعل؟

أ. التدخين السلبي هو التعرض لدخان السجائر المنبعث من دخان السجائر من قبل شخص آخر. إنه خطير وقد يزيد من خطر الإصابة بالعديد من الأمراض المشابهة للتدخين النشط (تعرض الشخص للدخان المنبعث من السجائر التي يدخنها) على الرغم من أن الخطر أقل. مثال على التدخين السلبي هو أطفال المدخنين وما إلى ذلك.

يمكنك قراءة المزيد هنا:

س: انا اسبح كثيرا! ما هي مزايا السباحة على الأنشطة الرياضية الأخرى؟ في أي جزء من الجسم يعمل أكثر؟


خلفية

يعد الانتشار المتزايد لمقاومة المضادات الحيوية بين مسببات الأمراض البكتيرية سالبة الجرام تهديدًا خطيرًا للصحة العالمية. هناك مشكلة خاصة تتعلق بانتشار العدوى البكتيرية سالبة الجرام المقاومة للأدوية المتعددة والتي تنتمي إلى عائلة البكتيريا المعوية المسؤولة عن أكبر عدد من الإصابات للإنسان. الزيادة السريعة في مقاومة الكاربابينيم المعوية التي تنتج إنزيمات carbapenemase ، مثل KPC و NDM [1] ، لها أهمية خاصة. نظرًا لندرة المضادات الحيوية الجديدة ، فإن مادة البوليميكسين (كوليستين ، بوليميكسين ب) ، على الرغم من تقديمها في الخمسينيات من القرن الماضي ، تكتسب اهتمامًا متجددًا لعلاج العدوى بسبب العدوى المذكورة المقاومة للأدوية المتعددة. البوليميكسين هو عديد ببتيدات كاتيونية [2] تعمل عن طريق الارتباط بالدهون.

تم الإبلاغ عن المقاومة المكتسبة والمشفرة بالكروموسوم للكوليستين بين البكتيريا سالبة الجرام وبعض الأنواع ، مثل النيسرية النيابة. و Serratia spp.، مقاومة جوهريًا للكوليستين [3]. تتضمن الآلية الأكثر شيوعًا للمقاومة المكتسبة تعديل مكون LPS للغشاء الخارجي. على وجه التحديد ، تحدث المقاومة بسبب تعديل مجموعات الفوسفات 1 'و 4' من الدهون A لتحييد الشحنة السالبة وتقليل الارتباط بالكوليستين الموجب الشحنة [3 ، 4]. يتم تعديل الفوسفات باستخدام 4-aminoarabinose بواسطة aminoarabinose transferase ArnT أو عن طريق إضافة phosphoethanolamine (PEA) بواسطة إنزيمات ترانسفيراز PEA (الشكل 1) [5-7]. ترتبط المقاومة المشفرة بالكروموسوم والمقاومة المكتسبة للبوليميكسين بالطفرات الموجودة في الجينات للأنظمة التنظيمية المكونة من عنصرين وتؤدي إلى التعبير عن إنزيمات ترانسفيراز التي تعدل LPS [3 ، 4].

هيكل الدهون من بكتريا قولونية إظهار التفاعل المحفز بواسطة MCR-1. تتكون مجموعات R1 و R2 من Phosphatidylethanolamine من سلاسل أسيل. يتم عرض جزء الفوسفويثانولامين الذي يتم نقله من فوسفاتيد إيثانول أمين إلى الدهن أ باللون الأحمر. في هذا التفاعل ، تبين أن التحويل يحدث في موضع 4 'من الدهون A ، ومع ذلك ، يمكن أن يحدث النقل أيضًا إلى الموضع 1'

تراكيب الأشعة السينية لـ ArnT Transferase بالإضافة إلى المجال التحفيزي لـ النيسرية السحائية (LptA) و العطيفة الصائمية (EptC) تم تحديد نقلات PEA [8-10]. ArnT هو بروتين غشائي مع مجال محيطي وعضو في عائلة GT-C من glycosyltransferases ، في حين أن نقل PEA له مجال ممتد للغشاء ومجال تحفيزي محيطي [8-10]. المجال التحفيزي لانتقالات LptA و EptC PEA لهما هيكل مماثل وأعضاء في مجموعة sulfatase مع طية مشابهة للفوسفاتيز القلوي [9 ، 10].

في الآونة الأخيرة ، تم الإبلاغ عن إنزيم معدل LPS المشفر بالبلازميد ، المسمى MCR-1 ، والذي يوفر مقاومة الكوليستين من المعوية في الصين [11]. هذا مصدر إضافي للقلق لأنه أول مقاومة قابلة للنقل للمضادات الحيوية بوليميكسين. إنه يثير شبح مقاومة الأدوية الشاملة القابلة للتحويل في المعوية. في الواقع ، هناك أيضًا تقارير حديثة عن انتشار نفس الشيء mcr-1 الجين في جميع أنحاء العالم في مسببات الأمراض المكتسبة من المجتمع والمستشفى في البشر والحيوانات [12-16]. إن إنزيم MCR-1 هو 41٪ و 40٪ متطابق مع PEA transferases LptA و EptC ، على التوالي ، وتشير مقارنات التسلسل إلى حفظ بقايا الموقع النشط [11]. هنا ، نقوم بالإبلاغ عن التركيب البلوري للأشعة السينية للمجال التحفيزي القابل للذوبان المحيط بالأنزيم MCR-1 المحدد بدقة 1.32. إن طية المجال الحفاز MCR-1 تشبه تلك الموجودة في LptA و EptC ، كما هو متوقع بناءً على التماثل المتسلسل. بالإضافة إلى ذلك ، يتم حفظ العديد من بقايا الموقع النشط المفترضة ، على الرغم من اختلاف عدد وموضع أيونات الزنك في الموقع النشط بين الهياكل. لا يظهر موقع مواقع الربط للدهون A و phosphatidylethanolamine في بنية المجال الحفاز ، مما يشير إلى وجودهما في مجال الغشاء.


فرضية القفل والمفتاح / نموذج الملاءمة المستحث

ال فرضية القفل والمفتاح يشرح كيف يمكن أن تكون الإنزيمات محددة جدًا مع ركائزها وردود الفعل التي تحفزها. يصف كيف يكون للموقع النشط للإنزيم شكل فريد جدًا يكمل شكل ركيزة معينة. لذلك يمكن أن تتناسب تمامًا مع بعضها البعض.

غالبًا ما تعني آلية القفل والمفتاح أن الإنزيم له خصوصية لركيزة معينة ، ولكن يمكن أيضًا أن يكون متوافقًا مع عائلة من الركائز ، مثل تلك التي تمتلك مجموعات وظيفية معينة أو تعديلات.

ومع ذلك ، فإن فرضية القفل والمفتاح قد عفا عليها الزمن الآن ، وقد طور العلماء نموذجًا جديدًا لشرح كيفية توافق الإنزيمات والركائز معًا. من السمات المهمة للإنزيمات التي لا تغطيها فرضية القفل والمفتاح ، أن الموقع النشط يغير الشكل بعد الركيزة ملزمة. هذا يضمن تساوي أكثر إحكاما تناسب الترابط أكثر دقة. وقد أدى هذا إلى فرضية أخرى ، وهي نموذج مناسب مستحث، وهو ما يفسر أن ملامسة الركيزة بالموقع النشط تحفز الإنزيم على تغيير الشكل. بمجرد إنتاج المنتج ، فإنه يترك سطح الإنزيم الذي يعود إلى شكله الأصلي.

نظرًا لأن الإنزيمات محددة جدًا في نشاطها ، فهي أيضًا حساسة جدًا للتغيرات في البيئة وتتطلب شروطًا محددة للوظائف. تؤثر العوامل مثل درجة الحرارة ودرجة الحموضة وتركيز الإنزيم وتركيز الركيزة على معدل التفاعل.


ما هو المجال التحفيزي للإنزيم؟ - مادة الاحياء

أي من الرسوم البيانية التالية يوضح نتائج معدل التفاعل مقابل تركيز الركيزة لإنزيم خيفي في غياب ووجود مثبط خيفي؟

إنزيمات خيفي

ربط المؤثرات بالوحدات الفرعية التنظيمية

قد تحتوي الإنزيمات الخيفية أيضًا على وحدات فرعية تنظيمية تربط إما المنشطات أو المثبطات. المنشطات والمثبطات تسمى "المؤثرات". تتسبب المثبطات في أن يتخذ الإنزيم الخيفي الشكل غير النشط. المنشطات تعزز الشكل النشط.

يوجد توازن بين الأشكال النشطة وغير النشطة. تعتمد كمية الإنزيم النشط وغير النشط على التركيزات النسبية للركيزة والمثبط ، كما هو مقترح في الرسم التخطيطي:

يؤدي ارتباط المثبط الخيفي إلى اعتماد الإنزيم للتشكيل غير النشط ، ويعزز الارتباط التعاوني للمثبط الثاني.

يمكن للفائض من الركيزة التغلب على تأثير المانع. يتسبب ارتباط الركيزة في أن يتخذ الإنزيم الشكل النشط ، ويعزز الارتباط التعاوني للركيزة الإضافية ، مما يؤدي إلى تكوين المنتج.


اكتشف الباحثون بنية الإنزيم الذي يصنع السليلوز النباتي

اكتشف باحثو جامعة بيرديو بنية الإنزيم الذي يصنع السليلوز ، وهو اكتشاف يمكن أن يؤدي إلى طرق أسهل لتحطيم المواد النباتية لصنع الوقود الحيوي والمنتجات والمواد الأخرى.

يوفر البحث أيضًا لمحة تفصيلية عن العملية المعقدة التي يتم من خلالها إنتاج السليلوز - أساس جدار الخلية النباتية والمركب العضوي الأكثر وفرة على هذا الكوكب.

قال نيكولاس كاربيتا ، أستاذ بيولوجيا النبات: "على الرغم من وفرة السليلوز ، فإن التفاصيل الدقيقة لكيفية صنعه لا تزال لغزا". "نحن الآن نصل إلى التركيب الجزيئي لبروتينات الإنزيم الفردية التي تصنع السليلوز."

يتكون السليلوز من عشرات الخيوط من سكريات الجلوكوز المرتبطة ببعضها البعض في بنية تشبه الكابلات وتكثف في بلورة. تسمح صلابة السليلوز للنباتات بالوقوف في وضع مستقيم وتضفي على الخشب قوته.

وقال كاربيتا "الجنيه مقابل الجنيه ، السليلوز أقوى من الفولاذ".

مركب بروتيني كبير يصنع السليلوز على سطح الخلية النباتية. الوحدة الأساسية لهذا المركب هي إنزيم يعرف باسم سينثاز السليلوز. يحتوي مجمع البروتين على ما يصل إلى 36 من هذه الإنزيمات ، ولكل منها منطقة تُعرف باسم المجال التحفيزي ، وهو الموقع الذي تضاف فيه السكريات المفردة إلى خيط الجلوكوز الذي يطول باستمرار والذي سيتم تثبيته في جدار الخلية النباتية كواحد من الخيوط في "كابل" السليلوز.

استخدم كاربيتا وفريق من الباحثين تشتت الأشعة السينية لإثبات أن سينثاز السليلوز هو جزيء ممدود مع منطقتين - المجال الحفاز ومنطقة أصغر تتزاوج مع إنزيم سينثيز السليلوز الآخر لتشكيل ثنائي ، جزيئين ملتصقين ببعضهما البعض. هذه الثنائيات هي اللبنات الأساسية لمركب البروتين الأكبر بكثير الذي ينتج السليلوز.

وقال كاربيتا: "إن تحديد شكل سينثيز السليلوز وكيفية ملاءمته معًا في مركب البروتين يمثل تقدمًا مهمًا في فهم كيفية عمل هذه الإنزيمات النباتية".

وقال إنه يمكن استخدام النتائج لإعادة تصميم بنية السليلوز لتطبيقات المواد المختلفة. على سبيل المثال ، يمكن تعديل السليلوز - وهو الأساس للعديد من المنسوجات مثل القطن والحرير الصناعي - لامتصاص الأصباغ بشكل أفضل بدون علاجات كيميائية. يمكن أيضًا تغيير بنية السليلوز لتتحلل بسهولة أكبر لإنتاج الوقود الحيوي السليلوزي.

قال كاربيتا: "على مدى عقود ، كنا نبذل قصارى جهدنا لاستبدال السليلوز وغيره من المنتجات الطبيعية بمركبات مصنوعة من الزيت". "بدأ علماء الأحياء النباتية الآن في القيام بالعكس - بدمج المعرفة الجديدة من علم الوراثة وعلم الجينوم والكيمياء الحيوية لصنع أنواع جديدة من المنتجات الطبيعية لتحل محل تلك التي نصنعها الآن من النفط."

من بين المتعاونين في الدراسة آنا أوليك من قسم علم النبات وعلم أمراض النبات في جامعة بيردو كاثرين رايون من جامعة بيكاردي جول فيرن لي ماكوسكي من جامعة نورث إيسترن ودايسوكي كيهارا من قسم العلوم البيولوجية في جامعة بيرديو وقسم علوم الكمبيوتر.

تم نشر الورقة في The Plant Cell وهي متاحة على http://www.plantcell.org/content/26/7/2996

تم تمويل البحث من قبل مركز التحويل التحفيزي المباشر للكتلة الحيوية إلى الوقود الحيوي ، وهو مركز أبحاث حدود الطاقة ومقره في Purdue's Discovery Park والمؤسسة الوطنية للعلوم والمعاهد الوطنية للصحة والمؤسسة الوطنية للبحوث في كوريا.

الكاتبة: ناتالي فان هووز ، 765-496-2050 ، [email protected]

المصدر: نيكولاس كاربيتا ، 765-494-4653 ، [email protected]

هيكل المجال التحفيزي لمركب السليلوز النباتي وتجميعه في ثنائيات

آنا تي أوليك 1 كاثرين رايون 1 * لي ماكوسكي 2 ، 3 هيونغ راي كيم 4 بيتر سيسيلسكي 5 جون بادجر 6 ليك إن. نيكولاس سي.كاربيتا 1 ، 4 ، 7

قسم علم النبات وأمراض النبات ، جامعة بوردو ، ويست لافاييت ، إنديانا 47907-2054

قسم الهندسة الحيوية ، جامعة نورث إيسترن ، بوسطن ، ماساتشوستس 02115

قسم الكيمياء والبيولوجيا الكيميائية ، جامعة نورث إيسترن ، بوسطن ، ماساتشوستس 02115

قسم العلوم البيولوجية ، جامعة بوردو ، ويست لافاييت ، إنديانا 47907-1971

المختبر الوطني للطاقة المتجددة ، مجموعة علوم الجزيئات الحيوية ، جولدن ، كولورادو 80401-3305

DeltaG Technologies ، سان دييغو ، كاليفورنيا 92122

مركز بيندلي للعلوم البيولوجية ، جامعة بوردو ، ويست لافاييت ، إنديانا 47907-2057

قسم علوم الكمبيوتر ، جامعة بوردو ، ويست لافاييت ، إنديانا 47907-2107

* العنوان الحالي: EA 3900-BIOPI ، جامعة بيكاردي جول فيرن ، أميان ، فرنسا 80039


ديناميات

لا يبدو أن الإنزيمات & # 8217t هياكل صلبة وثابتة بدلاً من ذلك لها حركات ديناميكية داخلية معقدة - أي حركات أجزاء من بنية الإنزيم & # 8217s مثل بقايا الأحماض الأمينية الفردية ، ومجموعات البقايا التي تشكل حلقة جزيئية كبيرة أو وحدة من بنية ثانوية ، أو حتى مجال بروتين كامل. تشكل هذه الحركات مجموعة توافقية من هياكل مختلفة تمامًا قليلاً تتشابك مع بعضها البعض عند التوازن. يمكن أيضًا أن ترتبط الحالات المختلفة داخل هذه المجموعة بجوانب مختلفة تمامًا لأداء إنزيمات AN. على سبيل المثال ، المطابقات المختلفة تمامًا لمربع إنزيم ثنائي هيدرو فولات البروتين ذات الصلة بربط الركيزة ، والحفز ، وإطلاق العامل المساعد ، وخطوات إطلاق المنتج للدورة التحفيزية.


تنظيم تخليق الانزيم

تنظم الآليات الأربع الموضحة أعلاه نشاط الإنزيمات الموجودة بالفعل داخل الخلية.

ماذا عن الإنزيمات غير المطلوبة أو المطلوبة ولكنها غير موجودة؟

هنا ، أيضًا ، تعمل آليات التحكم التي تنظم معدل تصنيع الإنزيمات الجديدة. تعمل معظم عناصر التحكم هذه عن طريق تشغيل و [مدش] أو إيقاف تشغيل و [مدش] نسخ الجينات.

على سبيل المثال ، إذا توفرت بالفعل للخلية كميات كبيرة من حمض أميني من سائلها خارج الخلية ، فسيتم إيقاف تصنيع الإنزيمات التي من شأنها أن تمكن الخلية من إنتاج هذا الحمض الأميني لنفسها.

على العكس من ذلك ، إذا تم توفير ركيزة جديدة للخلية ، فقد يؤدي ذلك إلى تخليق الإنزيمات اللازمة للتعامل معها. خلايا الخميرة ، على سبيل المثال ، لا تقوم عادة باستقلاب اللاكتوز ، ولا اللاكتاز يمكن الكشف عنها فيها. ومع ذلك ، إذا نمت في وسط يحتوي على اللاكتوز ، فإنها سرعان ما تبدأ في تصنيع اللاكتاز و [مدش] عن طريق نسخ وترجمة الجين (الجينات) الضرورية و [مدش] وهكذا يمكن أن تبدأ في استقلاب السكر.

بكتريا قولونية لديه أيضًا آلية تنظم تخليق الإنزيم عن طريق التحكم ترجمة الحاجة إلى رسول RNA. رابط للمناقشة.


ما هو الانزيم الكاذب ولماذا؟

تم تقديم أحدث الأبحاث في مجال الأنزيم الزائف في ما يُزعم أنه أول مؤتمر مخصص للأنزيم الزائف في العالم في ليفربول في وقت سابق من هذا الشهر ، مع الطرق التي تعمل بها وتتطور من بين الموضوعات التي تمت مناقشتها.

مع الادعاء المبرر بأنه أول مؤتمر حول الإنزيم الزائف في العالم ، ركز اجتماع عُقد مؤخرًا في ليفربول على البحث في مجموعة من البروتينات التي تشبه الإنزيمات ولكنها ليست كذلك.

تُعرَّف الإنزيمات الزائفة على أنها بروتينات تشبه بنيويًا الإنزيمات النشطة ولكنها تفتقر إلى النشاط التحفيزي بسبب الطفرات التي تصيب الأحماض الأمينية الحرجة. إنها خاملة من الناحية التحفيزية ، لكنها مع ذلك وظيفية. لخص هيسو فرحان بشكل جيد في حديثه كيف يمكن للأنزيمات الزائفة الاحتفاظ بوظائف الإشارة. أولاً ، يمكنهم تثبيت البروتينات الأخرى عند الحاجة. ثانيًا ، يمكنهم تعديل وظيفة مكونات مسار الإشارات الأخرى من خلال ، على سبيل المثال ، التأثيرات الخيفية. ثالثًا ، يمكنهم التنافس مع نظائر مماثلة نشطة على الركيزة ، لكنهم يفشلون في تحفيز الركيزة المذكورة ، مما يقلل من كفاءة العملية. رابعًا ، يمكنهم ربط الأعضاء المنفصلة لمسارات الإشارة معًا كسقالات.

قدم المؤتمر أمثلة ممتازة لكل من هذه الوظائف. أظهر Hesso Farhan كيف يمكن أن يكون للأنزيمات الزائفة آلية تنافسية في الركيزة مع مثال مشاركة STYX مع FBXW7 والعلاقة بين الاثنين في سرطان الثدي.

مثال على أنزيم زائف قادر على أداء وظيفتين في وقت واحد ، في تنظيم انقسام الخلايا غير المتماثل في Caulobacter الهلال، من خلال عمل Seth Childers على DivL ، والذي يرسخ ccKA ويربطه بـ DivK الفسفوري في تنظيم هذه العملية.

من الطرق التي تنظم بها الإنزيمات الكاذبة الإنزيمات النشطة ، كان لإلتون زكيراج مثال جيد: الإنزيم الكاذب الخامل KIAA0157 ، الذي له تشابه بنيوي مع الإنزيمات اللاكتيكية ، و''الديمر الفائق '' الذي يتشكل مع الإنزيم غير المؤثر BRCC45 ، وبالتالي تنشيط خلوي خلوي خاص به. نشاط deubiquitinatase.

إنزيمات "الزومبي" لتنوير دراسات الإنزيمات النشطة وكيفية العثور عليها!

اختلف جيرارد مانينغ وهيسو فرحان حول ما إذا كان من الأفضل وصف الإنزيمات الزائفة بأنها بروتينات "ميتة" (فرحان) أو بروتينات "زومبي" (مانينغ). ومع ذلك ، كان كلاهما واضحًا أنه على الرغم من درجات الحيوية المتفاوتة ، فقد أثبتت دراستهم أنها تضيء دراسة الإنزيمات النشطة.

الإنزيمات الزائفة: أفضل وصف لها بأنها بروتينات "ميتة" أم بروتينات "زومبي"؟

ركز حديث مانينغ عن الانزيمات الزائفة والفوسفاتيز الكاذبة ، بعنوان "كيف لا تفسفر الركيزة ثم لا يتم نزع الفسفرة منه" ، على استخدام التسلسلات والمعلومات حول الطيات الهيكلية للتنبؤ بنشاط الإنزيمات المحتملة / الإنزيمات الزائفة ، واستخدام هذه الهياكل لإلقاء الضوء على وظائف الإنزيمات الزائفة المشتركة مع الإنزيمات النشطة تحفيزيًا. جاء ذلك مع تحذير كرره لاحقًا نيكولاس تونكس: كن حذرًا من الاعتماد على التنبؤات المستندة إلى التسلسل وحدها ، حيث لم يكن من المتوقع أن يكون هناك نشاط 14/24 من الفوسفات الكاذب على هذا الأساس ، ولكن منذ ذلك الحين تم عرض 4 تجريبيًا على بعض .

كان حديث تونكس واحدًا من عدة أحاديث حول طرق تحديد البروتينات التي هي بالفعل إنزيمات زائفة. تحدثت روسانا زارو عن التحديات الفريدة المتمثلة في شرح الإنزيمات الزائفة بشكل صحيح في قاعدة بيانات UniProtKB لمساعدة الباحثين ، بينما قدم عمل كريشتوف باولوفسكي في التنقيب عن الأنزيمات الزائفة الجديدة من التسلسلات تحديين جديدين: إنزيمات زائفة جديدة للدراسة ونداء لحل المزيد من الهياكل للمساعدة مع هذه العملية!

نظائر تنظيمية

كانت السمة المشتركة لوظيفة الإنزيم الكاذب التي نشأت من الاجتماع هي الطريقة التي تكون بها الإنزيمات الزائفة غير النشطة قادرة على تنظيم المظاهر النشطة التي نشأت منها عن طريق الازدواج الجيني. وصفت قصة غوستافو أفاندور حول ما أسماه "بروزيمات" الآليات الجزيئية التي يحدث من خلالها ذلك - في اثنين من نظائر ديوكسي هيبوزين سينثيز ، لا يوجد أي منهما له نشاط كبير من تلقاء نفسه ولكن أحدهما فقط مات. كلاهما مطلوب لتنظيم تخليق البوليامين في المثقبيات.

هذا مثير للاهتمام بشكل خاص لأن هذه الكائنات ليس لديها آليات لتنظيم إنتاج الرنا المرسال أو ترجمته أو استقراره ، وبالتالي يبدو أنها طورت آلية تنظيمية تعتمد على الإنزيم الزائف / البروزيم بدلاً من ذلك!

تحدثت السيدة جانيت ثورنتون عن آليات تغييرات الإنزيم ومكاسب وخسارة الوظيفة وخلق مثل هذه النظائر ، بالإضافة إلى استخدام خط أنابيب FunTree في تصنيف الإنزيمات الزائفة.

تحدثت ناتالي جورا عن أحداث dimerization المتضمنة في التنظيم الخيفي المعقد لعائلة HER والتي تتضمن عضو HER3 المعطل تحفيزيًا ، بالإضافة إلى محيرة البيانات غير المنشورة التي لا يمكننا الكشف عنها!

أثار عمل مايكل جينجر على فوسفاتاز هيستيدين الميتوكوندريا ، حيث تم العثور على تفاعل مماثل للأنزيم الكاذب بين بروتينين عن طريق التنقيب في الجينوم ، أسئلة مثيرة للاهتمام حول تطور هذه الإنزيمات والأهمية الوظيفية لتفاعلها: هل تشارك في إشارات الميتوكوندريا أم مسار التمثيل الغذائي؟

إنزيم ، إنزيم زائف و "زائف إنزيم زائف"

ادعى العديد من المتحدثين أنهم شعروا بأنهم في غير محله ، أو حتى بالاحتيال ، لأن محادثاتهم كانت حول الإنزيمات التي لها في الواقع بعض النشاط الإنزيمي. ومع ذلك ، كانت كلها مساهمات كبيرة. لصياغة عبارة ، تم تركيب هذه "الإنزيمات الزائفة" في إطار الاجتماع: إما لأنها كانت عبارة عن إنزيمات زائفة مصنفة بشكل خاطئ والتي تحتفظ بنشاط إنزيمي ذي صلة وظيفيًا ، إذا كان منخفضًا ، أو بسبب وجود وظائف وآليات أنزيمية زائفة على الرغم من كونها إنزيمات نشطة .

أظهر نيكولاس تونكس دليلاً على أن الإنزيم الكاذب PTPN23 المتوقع ، والذي تمت مناقشة وظائفه الإنزيمية الزائفة في السرطان بواسطة Arnim Pause ، كان إنزيمًا نشطًا. كانت هذه حكاية تحذيرية لجميع أولئك الذين تم إغراؤهم بوضع افتراضات حول الوظيفة على أساس التسلسل: عادةً لا تمنع الطفرات المعطلة الوظيفة بالضرورة. ثبت أن فقدان PTPN23 يعزز نمو الورم والغزو في سرطان الثدي عن طريق زيادة فسفرة SRC وتنشيطه ، مما يدل على وجود بعض نشاط الفوسفاتيز على الأقل في الإنزيم.

PTPN23: حكاية تحذيرية- عادةً لا تمنع الطفرات المعطلة الوظيفة بالضرورة

تم عرض حالة مماثلة من قبل لينكولن بوتر في حالة مجال تماثل كيناز لإنزيمات جوانيليل سيكليز. تحتوي هذه البروتينات ، وهي أهداف مهمة لعلاجات ضغط الدم ، على تنظيم معقد ومفهوم جزئيًا فقط ، ولكن من خلال النظر في تنشيط هذه المجالات ، أظهر كيف أن البقايا الفسفورية مطلوبة لمجال كيناز غير النشط المتوقع حتى تتم عملية الفسفرة الذاتية. أظهر عملهم الأخير مزيدًا من التفاصيل عن هذه الآلية الأنيقة التي تخلق فيها هذه الفوسفات بقعًا مشحونة على وجه التحديد في مجال كيناز ، والتي تربط جوانب متقابلة من المتجانسات المتجانسة لغوانليل cyclase ببعضها البعض بجسور الملح لتنظيم مسار الإشارة هذا.

كانت عمليات الاحتيال الحقيقية (كما كانت) في الاجتماع المتحدثين المتميزين سوزان تايلور والسير بول نورس ، مع محادثات محورية حول تنظيم PKA والآليات الجزيئية المعنية و CDK. لا يوجد شيء زائف حول هذه الإنزيمات - لكن المحادثتين كانتا مثالين رائعين لكيفية قيام دراسات كل منهما بإعلام الآخر لدفع فهمنا لشبكات الإشارات الخلوية المعقدة.


مقدمة

تتكون مواقع الإنزيم النشطة عادةً من بقايا الأحماض الأمينية اعتمادًا على بقايا الأحماض الأمينية الموجودة ، ويمكن أن تختلف خصوصية الركيزة بشكل كبير. اعتمادًا على مستوى الأس الهيدروجيني ، يمكن أن تتغير الخصائص الفيزيائية (بشكل أساسي الشحنة الكهربائية) للإنزيم. يمكن أن يؤدي التغيير في الشحنة الكهربائية إلى تغيير التفاعل بين بقايا الأحماض الأمينية في الموقع النشط والركيزة الواردة. مع ذلك ، يمكن أن ترتبط الركيزة بالموقع النشط عبر رابطة الهيدروجين أو قوى فان دير فال. بمجرد أن ترتبط الركيزة بالموقع النشط ، فإنها تشكل مركب ركيزة إنزيم والذي يشارك بعد ذلك في تفاعلات كيميائية أخرى.

من أجل أن يكون الإنزيم نشطًا ومفضلًا بقوة للسماح بتفاعل كيميائي للمضي قدمًا ، يجب أن ترتبط الركيزة بموقع إنزيم & quotactive & quot. يمكن اعتبار الموقع النشط بمثابة قفل والركيزة كمفتاح يُعرف باسم القفل ونموذج المفتاح. يجب إدخال مفتاح (ركيزة) وتحويله (تفاعل كيميائي) ، ثم يفتح القفل (الإنزيم) (إنتاج المنتجات). لاحظ أن الإنزيم قد يحتوي على أكثر من موقع نشط واحد. هناك نظرية أخرى حول العلاقة النشطة بين الموقع والركيزة وهي نظرية الملاءمة المستحثة ، والتي تتعارض تمامًا مع نظرية القفل والمفتاح (حيث يبدو الموقع النشط غير مرن على ما يبدو). في نظرية الملاءمة المستحثة ، يكون الموقع النشط للإنزيم مرنًا للغاية ، ولا يغير شكله إلا عندما ترتبط الركيزة به.

تعمل الإنزيمات كمحفز عن طريق خفض طاقة جيبس ​​الحرة لتنشيط مركب الركيزة الإنزيمية. يوجد أدناه شكلان يوضحان تفاعل إنزيم أساسي مع أو بدون محفز:

شكل 1: طاقات مراحل التفاعل الكيميائي. غير محفز (خط متقطع) ، تحتاج الركائز إلى الكثير من طاقة التنشيط للوصول إلى حالة انتقالية ، والتي تتحلل بعد ذلك إلى منتجات منخفضة الطاقة. عند تحفيز الإنزيم (الخط الصلب) ، يربط الإنزيم الركائز (ES) ، ثم يستقر في حالة الانتقال (ES & Dagger) لتقليل طاقة التنشيط المطلوبة لإنتاج المنتجات (EP) التي يتم إطلاقها أخيرًا. من ويكيبيديا.

يمكن تحديد كفاءة الإنزيم على النحو التالي: ضع في اعتبارك تفاعلًا إنزيميًا بسيطًا:

اشتق عالم الكيمياء الحيوية الألماني ليونور ميكايليس وعالم الكيمياء الحيوية الكندي مود مينتين معادلة تصف هذا النظام ، والتي عُرفت فيما بعد باسم & quotMichaelis-Menten Equation & quot ، كما هو موضح أدناه:

تعطي هذه المعادلة معدل التفاعل عند تركيز ركيزة معين ، بافتراض V معروفالأعلى، وهو أقصى معدل يمكن أن يستمر التفاعل عنده ، و K.م، ثابت ميكايليس. ومع ذلك ، في تطبيق عملي لـ Michaelis-Menten ، V0 غالبًا ما يتم قياس Vالأعلى يتم ملاحظته كتشبع أو هضبة في مخطط البيانات. لأن تركيز الركيزة معروف ، Kم هي عادة القيمة المحسوبة للفائدة.

يمكن اعتبار ثابت ميكايليس على أنه المعدل الذي تصبح فيه الركيزة غير مرتبطة بالإنزيم ، والذي يمكن أن يحدث إما في أحداث مجمع الركيزة الإنزيم الذي يصبح المنتج ، أو تصبح الركيزة غير مرتبطة بالإنزيم. كم يمكن عرضها كمعادلة.

في حين أن ك-1 هو ثابت المعدل الذي تصبح عنده الركيزة غير مرتبطة بالإنزيم ، مما يؤدي إلى تفكك مركب الركيزة الإنزيمية ، k2 هو ثابت المعدل حيث يختفي مركب الركيزة-الإنزيم ويتحول إلى منتج ، و K1 هو معدل ثابت لتشكيل تكوين مركب الركيزة الإنزيم. لذلك ، Kم يمكن اعتباره معدل اختفاء مركب الركيزة-الإنزيم مقسومًا على معدل تكوين مركب الركيزة الإنزيم ، وهو المستوى الذي يرتبط فيه نصف الركيزة بالإنزيم. كم هو مؤشر مفيد لوجود مثبط لأننا نستطيع البحث عن التغييرات في K.م ومقارنتها مع سيطرتنا (الأنظمة البيولوجية التي نعرف أنها لا تحتوي على مثبطات صفرية). كم هو متغير تابع ، ويمكن أن تتغير قيمته لأسباب عديدة ، بما في ذلك مستوى الأس الهيدروجيني للنظام ، أو درجة الحرارة ، أو أي حالة أخرى قد تؤثر على تفاعل كيميائي. A صغير Kم يشير إلى أن الركيزة لها انجذاب كبير للإنزيم.

تعد معادلة Michaelis-Menten مفيدة للغاية في قياس كفاءة الإنزيم إذا كانت v0 تآمر ضد [S] ، على النحو التالي:

الشكل 3: رسم تخطيطي لسرعة رد الفعل وثابت Michaelis-Menten. من ويكيبيديا.

الخامسالأعلى هو أقصى معدل يمكن أن يعمل به التفاعل ، بغض النظر عن [S] ، مما يعني أنه حتى إذا أضفت المزيد من الركيزة ، فإن التفاعل لا يمكن أن يكون أسرع. هذا لأنه في Vالأعلى جميع المواقع النشطة على الإنزيم مشغولة. بعد كل التفسيرات لأشكال مختلفة من المعادلات الحركية للإنزيم ، نصل إلى استنتاجنا من الكفاءة التحفيزية. بالرجوع إلى الشكل 3 ، لدينا:

يصف الإشعار (k_2 ) رد فعل لا رجعة فيه على عكس تعبير التوازن ، عند مقارنته بـ k-1 و k1. يُعرف k2 هنا أيضًا باسم kcat ، الكفاءة التحفيزية للإنزيم. من المناقشة السابقة ، v0 هو معدل التفاعل المقاس ، وهو تكوين المنتج بمرور الوقت ، لذلك يمكن استنتاج أن المعادلة ستبدو كما يلي:

أين [E]0 هو تركيز الانزيم الكلي.

ومن المعروف أيضًا أن V & shyالأعلى لوحظ عندما يختفي كل مركب الركيزة الإنزيمي ويتحول إلى منتجات ، لذلك يمكننا أن نفترض الافتراض التالي:

وبعد إعادة الترتيب لدينا هذه المعادلة:

هذه هي معادلة حساب الكفاءة التحفيزية ، لاستخدامها بعد الحصول على البيانات من التجارب وبعد استخدام معادلة Michaelis-Menten. مع k أكبرقط ، فإن الإنزيم فعال لأنه يحتاج إلى إنزيم أقل.


شاهد الفيديو: Enzymes شرح بالعربي (يونيو 2022).