Allosztrikus fehrjk mkdsi mechanizmus modelljei Szimmetria modell v

Allosztérikus fehérjék működési mechanizmus modelljei Szimmetria modell (v. concerted hipotézis) 1965 Jacques MONOD-Jeffries WYMANJean-Pierre CHANGEUX MWC-modell Szekvenciális hipotézis KOSHLAND-NÉMETHY-FILMER KNF-modell

Szimmetria modell (v. concerted hipotézis) MWC ALLOSZTÉRIKUS FEHÉRJÉK EGYSÉGEI: AZONOS PROTOMEREK pl. Hemoglobin 2 x 2 azonos protomerből áll EGY PROTOMER EGY AKTÍV HELYET TARTALMAZ A PROTOMER KÉT KONFORMÁCIÓBAN LÉTEZHET: T(ight) R(elaxed) A LIGANDUM MINDKETTŐHÖZ KÖTŐDHET A KONFORMÁCIÓ VÁLTOZÁS MEGVÁLTOZTATJA AZ AFFINITÁSÁT A LIGANDUMHOZ MINDKÉT FORMA MEGŐRZI AZ OLIGOMER MOLEKULÁRIS SZIMMETRIÁJÁT (=vagy csak R, vagy csak T)

Szimmetria modell MWC (v. concerted hipotézis) KONFORMÁCIÓ VÁLTOZÁSON EGYSZERRE MENNEK ÁT concerted=egyszerre, összehangolva azaz mindegyik T v R konfigurációban van. Szubsztrát kötés gyenge T KT > KR erős R

MWC egyensúly az állapotok között Egyensúlyi állandó 0 KT KR L mindkettőhöz kötődik de R-hez nagyobb affinitással 1 KR Normalizált ligandum cc. 2 KT KR 3 Ligandum kötő Affinitások aránya KT KR 4 T R Az egyensúly R irányba tolódik el KT

ADAIR-egyenlet n kötőhelyre Homotrop kooperativitásnál Heterotrop kooperativitásnál

aktivátor erősebben köt R-hez (mint a S), igy elősegiti az egyensúly R irányba tolódását = sok S kötését, a S kooperativitás csökken (kevésbé szigmoid) Heterotróp allosztéria: Effektorok inhibitor erősebben köt T-hez, igy elősegiti az egyensúly T irányba tolódását = kevesebb S kötését, a S kooperativitás nő ( szigmoidicitás nő)

Ua Vmax-hoz tartanak! növekvő aktivátor: csökkenő szigmoiditás növekvő inhibitor: nincs effektor növekvő szigmoiditás egy allosztérikus inhibitor növeli egy aktivátor csökkenti a szubsztrát kooperativitást (K-system)

KNF-modell alegység T Mindegyik alegység maga is átmehet a T R átalakuláson (az alegységek egymástól függetlenül válthatnak konf-t. ) + S ingduced fit alegység R + S T 4 T 3 R T 2 R 2 TR 3 R 4 effektorok: aktivátor - úgy hat mint a S, de más helyre kötődvén inhibitor - merevebbé teszi az enzimet a T R átmenettel szemben.

T 4 T 3 R T 2 R 2 TR 3 R 4

ALLOSZTÉRIKUS ENZIMEK ASPARTÁT TRANSZKARBAMOILÁZ v. -karbamoiltranszferáz ATCase pirimidinszintézis: ASP +karbamoil-P N-karbamoil aspartát 12 különböző alegység protein 2 katalitikus komponens: 3 -3 alegység 3 regulátor komponens – 2 -2 alegységből CHIME elválaszthatók, a kat. magában is enzim, de nem allosztérikus a reg. nem katalizál, de köt inhibitort: CTP ill aktivátort: ATP

CHIME

http: //www. pdb. org/pdb/explore/jmol. do? structure. Id=1 R 0 B&bionumber=1

R 1 K 3 R 2 K 1 K 2 R 3 http: //www. pdb. org/pdb/explore/jmol. do? structure. Id=1 R 0 B&bionumber=1

Hemoglobin l l Az allosztéria klasszikus példája Hemoglobin és myoglobin : oxigén transzport és tároló proteinek Oxigén kötési görbék: hemoglobinra és myoglobinra Myoglobin -- monomer; 153 aa, 17, 200 Ms Hemoglobin -- tetrameric 2 α 141 AS 2 β 146

Működő izom 1, 0 pihenő izom MIOGLOBIN O 2 szaturáció HEMOGLOBIN 0, 5 Artériás p. O 2 Vénás p. O 2 26 100 O 2 parc. nyomás Hgmm

A Hem csoport szerkezete Fig. 7 -2 Voet

T és R állapot közötti konformáció változás Hemoglobinnál Fig. 7 -9 Voet

Alegységek közötti kötés változás T és R állapot változásná l Fig. 7 -10 Voet

Melyik modell az igazi?

SZIMMETRIA MODELL T T T R T T NINCS OXIGÉN Nő az oxigén tenziója

SZIMMETRIA MODELL T T T R T T

SZIMMETRIA MODELL T T R R T R

SZIMMETRIA MODELL T T R R T R

SZIMMETRIA MODELL R T R

SZIMMETRIA MODELL R T R

SZIMMETRIA MODELL R R T R

SZIMMETRIA MODELL

NKF MODELL NINCS OXIGÉN Majd minden alegység T formában van

NKF MODELL NÉMI OXIGÉN KÖTŐDÖTT TOLÓDIK EL AZ EGYENSÚLY,

NKF MODELL TÖBB OXIGÉN KÖTŐDÖTT TOVÁBB TOLÓDIK EL AZ EGYENSÚLY

NKF MODELL SOK OXIGÉN KÖTŐDÖTT TOVÁBB TOLÓDIK EL AZ EGYENSÚLY

NKF MODELL SOK OXIGÉN KÖTŐDÖTT TOVÁBB TOLÓDIK EL AZ EGYENSÚLY Az alegységek többsége R konformációjú

Hbg keverék modell nincs döntés

T R α 1 α 2 β 1 β 2 oxigén

Oxigén transzport emlősökben

glükóz (6 C-atom) ATP ADP AMP G-6 -P FOSZFOFRUKTOKINÁZ F-6 -P ATP Mg 2+ c. AMP ADP F-1, 6 -di. P Gliceraldehid-P (3 C-atom) 1, 3 -di. P-glicerát 2 H ADP Pi 2 H ATP 3 -P-glicerát 2 -P-glicerát ADP PEP NH 4+ PEP ATP Pyr CO 2 Ac-Co. A Oxálacetát 2 H 2 H 2 H citrát NAD 2 H Malát 2 H 2 H NAD Cis-akonitát Fumarát CO 2 Szukcinát 2 H 2 H i-citrát 2 H a- keto-glutarát 2 H tetramer