Indukovanej-fit

Indukovanej-fit- Teória siaha späť do Koshlandu a zodpovedá rozšíreniu zásady zámku kľúčov, ktorá je založená na presnosti uloženia anatomických štruktúr. Indukované prispôsobenie sa týka enzýmov, ako je napríklad kináza, ktoré menia svoju konformáciu za vzniku komplexu enzým-ligand. V prípade enzýmových defektov môžu byť vyvolané záchvaty ovplyvnené poruchami.

Čo je Induced Fit?

Mnoho procesov v tele pracuje na princípe zámok kľúča alebo ruka v rukavici. Platí to napríklad pre kĺbové spojenia. Kĺbová hlava zapadá do kĺbovej objímky ako kľúč v zámku alebo ruka v rukavici. Dvere sa otvoria iba vtedy, keď je kľúč presne v zámku. V rovnakom kontexte sú niektoré funkcie tela otvorené iba vtedy, keď sa štruktúry presne stretnú.

Induced-fit je špeciálna forma princípu key-in-lock. Toto je teória tvorby komplexov proteín-ligand, napríklad komplex enzým-substrát v súvislosti s enzýmami katalyzovanými reakciami.

Daniel E. Koshland sa považuje za prvý, ktorý opísal teóriu, a prvý predpokladal ju v roku 1958. Na rozdiel od princípu key-lock, teória indukovaného prispôsobenia nepredpokladá dve statické štruktúry. Najmä v prípade komplexov proteín-ligand by konformačná zmena v zahrnutom proteíne mala umožniť vytvorenie komplexu. Ligand a proteín, alebo skôr enzým, Koshland považoval za dynamický a hovoril o interakcii, ktorá vedie oboch partnerov k zmene konformácie kvôli komplexnej tvorbe.

Funkcia a úloha

Medzi enzýmami a substrátmi existuje väzbová špecifickosť. Táto záväzná špecifickosť predpokladá zásadu zámky. Každý enzým má aktívne centrum. Pre komplexnú tvorbu s ligandom je toto centrum presne tvarované takým spôsobom, že takmer dokonale zodpovedá priestorovému tvaru zamýšľaného substrátu.

V prípade mnohých enzýmov je však aktívne centrum v každom prípade vo forme, ktorá nie je veľmi presná, pokiaľ nie je naviazaná na substrát. Zdá sa, že toto pozorovanie je v rozpore so zásadou zámok a kľúč, pretože sa zdá, že enzýmy a ich ligandy spočiatku prispôsobujú svoj tvar.

Hneď ako sa enzým naviaže na ligand, vytvoria sa intermolekulové interakcie. Tieto interakcie na intermolekulárnej úrovni vedú k zmene konformácie enzýmu. Konformáciou sa rozumie rôzne možné usporiadanie jednotlivých atómov v molekule, ktoré je výsledkom jednoduchej rotácie okolo osi. Zmena v konformácii enzýmov zodpovedá zmene v priestorovom usporiadaní ich molekúl a umožňuje iba tvorbu komplexu enzým-substrát.

Hexokináza ako enzýmy katalyzujú napríklad prvý krok glykolýzy. Len čo tieto enzýmy prídu do styku s glukózou substrátu, je možné pozorovať indukované záchvaty v zmysle vytvárania „indukovaných záchvatov“. Enzým hexokináza fosforyluje svoju glukózu ligandu spotrebovaním ATP za vzniku glukózy-6-fosfátu.

Štruktúra vody sa podobá štruktúre v alkoholovej skupine atómu C6, ktorú enzým počas reakcie fosforyluje. V dôsledku malej veľkosti sa molekuly vody mohli viazať na aktívne centrum enzýmu, takže by sa mohla generovať hydrolýza ATP. Indukované prispôsobenie však umožňuje hexokináze katalyzovať konverziu glukózy s vysokou špecifickosťou, takže sa musí v malej miere uskutočniť hydrolýza ATP. S mechanizmom indukovaného prispôsobenia sa zvyšuje špecifickosť substrátu.

Princíp v ľudskom organizme je možné pozorovať najmä v prípade kináz. Indukovaná adaptácia sa nevzťahuje na každý komplex ligand-receptor, pretože konformačná zmena oboch partnerov je v mnohých prípadoch prirodzená hranica.

Choroby a choroby

Princíp indukovaného prispôsobenia je narušený v prípade rôznych enzýmových defektov. Napríklad vo fenylketonúrii sú enzýmy obmedzené alebo úplne zlyhávajú. Zvyčajne je to kvôli genetickej chybe. Pri fenylketonúrii je enzým fenylalanínhydroxyláza defektný. Fenylalanín sa už nekonvertuje na tyrozín a podľa toho sa hromadí. Neurotoxické látky vznikajú, takže okrem mentálneho postihnutia má pacient tendenciu k kŕču. Defekty enzýmu sú zvyčajne genetické a sú spôsobené nesprávne kódovanou aminokyselinovou sekvenciou v DNA.

Metabolické ochorenia spôsobené poruchami enzýmov a takým narušeným indukovaným fit-princípom sú známe ako enzymopatie. Defekty pyruvátkinázy sú prítomné napríklad v nesprávne kódujúcom géne PKLR. Tento gén je lokalizovaný na génovom lokusu 1q22 chromozómu 1. Sú známe rôzne mutácie alely PKLR pyruvátkinázy, ktoré sa prejavujú ako defekty vo forme R.

Hersova choroba sa opäť označuje ako glykogenóza typu VI a patrí do skupiny chorôb ukladania glykogénu. Je to autozomálna recesívna alebo X-spojená metabolická porucha spôsobená enzýmovými defektami. Presnejšie povedané, príčina spočíva v rôznych enzýmových defektoch v systéme fosforylázovej kinázy v pečeni a svaloch. V tejto súvislosti je napríklad známy nedostatok X-viazanej fosforylázy-b-kinázy v pečeni, defekt pečeňovej fosforylázy autozomálne recesívnej dedičnosti a kombinované zlyhanie fosforylázy-b-kinázy v pečeni a svaloch.

V súvislosti s pečeňovou fosforylázou boli kauzatívne mutácie lokalizované na géne PYGL, a preto sú na chromozóme 14q21 až q22. Kombinovaná deficiencia fosforylázy v pečeňovom svale je spojená s mutáciami v géne PHKB v mieste 16q12-q13. Kauzálne mutácie v géne PHKA2 na lokuse Xp22.2-p22.1 boli identifikované pre X-viazaný defekt v pečeňovej fosforylázovej kináze. Iné glykogenózy môžu tiež potlačiť indukovaný fit účinok príslušnej kinázy alebo ju sťažiť.