Cảm ứng phù hợp

Các Cảm ứng phù hợp- Lý thuyết quay trở lại Koshland và tương ứng với một phần mở rộng của nguyên tắc khóa chìa, dựa trên độ chính xác của sự phù hợp của các cấu trúc giải phẫu. Phù hợp cảm ứng đề cập đến các enzym như kinase thay đổi cấu trúc của chúng để tạo thành phức hợp enzym-phối tử. Trong trường hợp khiếm khuyết về enzym, nguyên tắc phù hợp cảm ứng có thể bị ảnh hưởng bởi các rối loạn.

Phù hợp cảm ứng là gì?

Nhiều quá trình trong cơ thể hoạt động theo nguyên tắc khóa chìa hoặc bàn tay trong găng tay. Ví dụ, điều này áp dụng cho các kết nối khớp nối. Đầu khớp ăn khớp với ổ khớp giống như chìa khóa trong ổ khóa hoặc tay trong găng tay. Cửa chỉ mở khi chìa chính xác vào ổ khóa. Trong cùng một bối cảnh, các chức năng nhất định của cơ thể chỉ được mở ra khi các cấu trúc đáp ứng chính xác.

Cảm ứng phù hợp là một dạng đặc biệt của nguyên tắc chìa khóa trong ổ khóa. Đây là lý thuyết về sự hình thành phức hợp protein-phối tử, ví dụ phức hợp enzyme-cơ chất trong bối cảnh phản ứng có enzyme xúc tác.

Daniel E. Koshland được coi là người đầu tiên mô tả lý thuyết và lần đầu tiên công nhận nó vào năm 1958. Không giống như nguyên lý khóa chìa, lý thuyết phù hợp cảm ứng không giả định hai cấu trúc tĩnh. Đặc biệt, trong trường hợp phức hợp protein-phối tử, một sự thay đổi cấu trúc trong protein liên quan sẽ cho phép phức hợp được hình thành. Phối tử và protein, hay đúng hơn là enzyme, Koshland được coi là động lực và nói về sự tương tác khiến cả hai đối tác chuyển sang sự thay đổi cấu trúc vì lợi ích của sự hình thành phức hợp.

Chức năng & nhiệm vụ

Có tính đặc hiệu liên kết giữa enzym và cơ chất. Tính đặc hiệu ràng buộc này bao hàm nguyên tắc khóa chìa. Mỗi enzym có một trung tâm hoạt động. Đối với sự hình thành phức tạp với phối tử, trung tâm này được định hình chính xác theo cách mà nó gần như hoàn toàn khớp với hình dạng không gian của chất nền đã định.

Tuy nhiên, trong trường hợp có nhiều enzym, trung tâm hoạt động trong mỗi trường hợp ở dạng không chính xác lắm miễn là nó không liên kết với cơ chất. Quan sát này dường như mâu thuẫn với nguyên tắc khóa và chìa khóa, bởi vì ban đầu các enzym và các phối tử của chúng dường như thích nghi với hình dạng của chúng.

Ngay sau khi enzyme tự gắn vào phối tử, tương tác giữa các phân tử được tạo ra. Những tương tác này ở cấp độ giữa các phân tử dẫn đến sự thay đổi cấu trúc của enzym. Hình dạng được hiểu là sự sắp xếp có thể có khác nhau của các nguyên tử riêng lẻ trong một phân tử tạo ra từ một chuyển động quay đơn giản quanh một trục. Sự thay đổi cấu trúc của các enzym tương ứng với sự thay đổi trong cách sắp xếp không gian của các phân tử của chúng và chỉ cho phép hình thành phức hợp enzym-cơ chất.

Ví dụ, hexokinase với vai trò xúc tác là bước đầu tiên của quá trình đường phân. Ngay sau khi các enzym này tiếp xúc với glucose cơ chất, có thể quan sát thấy sự phù hợp cảm ứng theo nghĩa hình thành "sự phù hợp cảm ứng". Enzyme hexokinase phosphoryl hóa glucose phối tử của nó bằng cách tiêu thụ ATP để tạo thành glucose-6-phosphate.

Cấu trúc của nước tương tự như cấu trúc trong nhóm rượu của nguyên tử C6, mà enzym này sẽ phosphoryl hóa trong quá trình phản ứng. Do kích thước nhỏ, các phân tử nước có thể tự gắn vào trung tâm hoạt động của enzyme, do đó quá trình thủy phân ATP sẽ được tạo ra. Tuy nhiên, sự phù hợp cảm ứng cho phép hexokinase xúc tác quá trình chuyển đổi glucose với độ đặc hiệu cao, do đó quá trình thủy phân ATP phải diễn ra ở một mức độ nhỏ. Với cơ chế cảm ứng phù hợp, độ đặc hiệu của chất nền tăng lên.

Nguyên tắc bên trong cơ thể người có thể được quan sát đặc biệt trong trường hợp của kinase. Sự thích nghi gây ra không áp dụng cho mọi phức hợp phối tử-thụ thể, vì sự thay đổi cấu trúc của cả hai đối tác trong nhiều trường hợp là giới hạn tự nhiên.

Bệnh tật & ốm đau

Nguyên tắc phù hợp cảm ứng bị rối loạn trong trường hợp có các khiếm khuyết enzym khác nhau. Ví dụ, trong bệnh phenylketon niệu, các enzym bị hạn chế hoạt động hoặc thất bại hoàn toàn. Thông thường điều này là do một khiếm khuyết di truyền. Trong phenylketon niệu, enzym phenylalanin hydroxylase bị lỗi. Phenylalanin không còn được chuyển đổi thành tyrosine và tích tụ theo đó. Chất độc thần kinh phát sinh, do đó, ngoài các khuyết tật về thần kinh, bệnh nhân có xu hướng chuột rút. Các khiếm khuyết của enzym thường là do di truyền và do trình tự axit amin mã hóa không chính xác trong DNA.

Các bệnh chuyển hóa gây ra bởi các khiếm khuyết của enzym và nguyên tắc phù hợp bị rối loạn như vậy được gọi là rối loạn enzym. Ví dụ, khiếm khuyết pyruvate kinase có trong gen PKLR mã hóa không chính xác. Gen này nằm trên vị trí gen 1q22 của nhiễm sắc thể số 1. Đã biết nhiều đột biến khác nhau của alen PKLR của pyruvate kinase, biểu hiện dưới dạng khiếm khuyết ở dạng R.

Bệnh Hers một lần nữa được gọi là bệnh glycogenosis loại VI và thuộc nhóm bệnh dự trữ glycogen. Đây là một bệnh rối loạn chuyển hóa lặn trên NST thường hoặc rối loạn chuyển hóa liên kết X do khiếm khuyết của enzym. Chính xác hơn, nguyên nhân nằm ở các khiếm khuyết enzym khác nhau trong hệ thống phosphorylase kinase trong gan và cơ. Trong bối cảnh này, ví dụ, khiếm khuyết phosphorylase-b-kinase liên kết X ở gan, khiếm khuyết phosphorylase gan do di truyền lặn trên cơ thể và sự thất bại kết hợp của phosphorylase-b-kinase trong gan và cơ.

Liên quan đến phosphorylase gan, các đột biến gây bệnh được bản địa hóa trên gen PYGL và do đó nằm trên nhiễm sắc thể 14q21 đến q22. Sự thiếu hụt phosphorylase cơ gan kết hợp có liên quan đến các đột biến trên gen PHKB tại vị trí 16q12-q13. Các đột biến nguyên nhân trong gen PHKA2 trên locus Xp22.2-p22.1 được xác định do khiếm khuyết liên kết X trong phosphorylase kinase ở gan. Các glycogenose khác cũng có thể hủy bỏ hiệu ứng phù hợp gây ra của kinase tương ứng hoặc gây khó khăn hơn.