Back to chapter

7.14:

בקרה אלוסטארית

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Allosteric Regulation

Languages

Share

ויסות אלוסטרי מתייחס לשליטה באנזים באמצעות אתר מובחן, מלבד האתר הפעיל של האנזים. כאשר מולקולה נקשרת למיקום שכזה, המכונה האתר האלוסטרי, הקשר יכול לגרום לשינוי בסידור המרחבי, או לשינוי צורתי, באנזים. פעולה שכזו עשוייה לגרום לעלייה בזיקה של האתרים הפעילים של האנזים לסובסטרטים שלו, ולהעצמת פעילות האנזים, בתהליך המכונה הפעלה אלוסטרית.בגרף קצב התגובה כתלות בריכוז סובסטרט, ניתן לייצג את ההפעלה האלוסטרית S כעקומה חיובית בצורת, שבה מוצג זמן המתנה עד להפעלת האנזים. ואז, עקב הגידול הפתאומי באתרים הפעילים, ריכוז גבוה של סובסטרט יכול להיקשר ולזרז במהירות את התגובה. לעומת זאת, אם האפקטור נקשר לאנזים וגורם לשינוי בסידור מרחבי, שבתורו מפחית את זיקת קישור הסובסטרט, מכונה התהליך עיכוב אלוסטרי.במקרה הזה, ישנה ירידה בתפקוד האנזים וצניחה בקצב התגובה הכימית מהמצב המופעל.

7.14:

בקרה אלוסטארית

Allosteric regulation of enzymes occurs when the binding of a molecule to a different location from the active site causes a change in enzymatic activity. This type of regulation can be either positive or negative, increasing or decreasing the activity of the enzyme. Most enzymes that display allostery are metabolic enzymes involved in degradation or synthesis of specific cellular molecules.

In allosteric inhibition, the binding of a molecule to the allosteric site causes a shape change that reduces the affinity of the enzyme for the substrate. Frequently, the allosteric inhibitor is a product of the enzyme or the enzyme pathway, allowing enzymatic products to limit their own production. This is a type of feedback inhibition, preventing overproduction of products. As a classic example, isoleucine is an allosteric inhibitor of an enzyme important in its synthesis.

In contrast, an allosteric activator causes a conformational change that increases the affinity of an enzyme for the substrate. Allosteric activation dramatically increases the rate of reaction, as represented by an S-shaped rate-substrate reaction. As an example, extracellular ligand binding to the transmembrane EGF receptor causes a conformational change that results in the activation of intracellular kinase activity. If an enzyme is composed of multiple subunits, binding of an allosteric activator to a single subunit can cause an increase in affinity, and shape change, for all of the affiliated subunits.

Suggested Reading

  1. Cornish‐Bowden, A. Understanding allosteric and cooperative interactions in enzymes. The FEBS Journal. 281 (2), 621-6332 (2014).
  2. Tsai, C.-J., Nussinov, R. Emerging allosteric mechanism of EGFR activation in physiological and pathological contexts. Biophysical Journal. 117 (1), 5-13 (2019).