Back to chapter

4.7:

БвязываниС ΠΈ присоСдинСниС Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄Π°

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
Ligand Binding and Linkage

Languages

Share

Ρƒ Π±ΠΎΠ»ΡŒΡˆΠΈΠ½ΡΡ‚Π²Π° Π±Π΅Π»ΠΊΠΎΠ² Π΅ΡΡ‚ΡŒ нСсколько мСстополоТСний Π³Π΄Π΅ Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄Ρ‹ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ ΠΏΡ€ΠΈΡΠΎΠ΅Π΄ΠΈΠ½ΡΡ‚ΡŒΡΡ, ΠΏΠΎΠΌΠΈΠΌΠΎ сайта, отвСтствСнного Π·Π° Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΡŽ Π±Π΅Π»ΠΊΠ°. БвязываниС ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ с Π»ΡŽΠ±Ρ‹ΠΌ ΠΈΠ· этих сайтов часто ΠΏΡ€ΠΈΠ²ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ ΠΊ ΠΊΠΎΠ½Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠ°Ρ†ΠΈΠΎΠ½Π½Ρ‹ΠΌ измСнСниям, приводящим ΠΊ измСнСнию Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡ‹ Π±Π΅Π»ΠΊΠ°. Когда это ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ влияСт Π½Π° связываниС Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠ³ΠΎ Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄Π°, эти Π΄Π²Π° ΡƒΠ·Π»Π° ΠΎΠΏΠΈΡΡ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ, ΠΊΠ°ΠΊ сопряТСнныС ΠΈΠ»ΠΈ связанныС ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ собой.Π›ΠΈΠ½ΠΊ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ двумя сайтами связывания ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΎΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ. ΠŸΡ€ΠΈ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ Π»ΠΈΠ½ΠΊΠ΅, привязываниС ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΈΠ· Π½ΠΈΡ… Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄ ΠΏΡ€ΠΈΠ²ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ ΠΊ измСнСнию ΠΊΠΎΠ½Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠ°Ρ†ΠΈΠΈ, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ Π·Π°ΡΡ‚Π°Π²Π»ΡΡŽΡ‚ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΉ сайт с большСй Π²Π΅Ρ€ΠΎΡΡ‚Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ ΡΠ²ΡΠ·Π°Ρ‚ΡŒ ΡΠΎΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΉ Π΅ΠΌΡƒ Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄. ΠŸΡ€ΠΈ ΠΎΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ Π»ΠΈΠ½ΠΊΠ΅, привязываниС ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΈΠ· Π½ΠΈΡ… Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄ ΠΏΡ€ΠΈΠ²ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ ΠΊ измСнСнию ΠΊΠΎΠ½Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠ°Ρ†ΠΈΠΈ, ΠΈ это ΠΏΠΎΠΌΠ΅ΡˆΠ°Π΅Ρ‚ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΌΡƒ сайту связывания ΠΏΡ€ΠΈΠ²ΡΠ·Π°Ρ‚ΡŒ Π΅Π³ΠΎ Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄.Π‘Π΅Π»ΠΊΠΈ, содСрТащиС сопряТённыС сайты привязки Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ аллостСричСскими Π±Π΅Π»ΠΊΠ°ΠΌΠΈ, ΠΈ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ Ρ€Π°Π·Π½Ρ‹Ρ… Π²ΠΈΠ΄ΠΎΠ², Ρ‚Π°ΠΊΠΈΡ… ΠΊΠ°ΠΊ Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Ρ‹, Ρ€Π΅Ρ†Π΅ΠΏΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹, структурныС Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ, ΠΈ ΠΌΠΎΡ‚ΠΎΡ€Π½Ρ‹Π΅ Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ. НапримСр, аспартат транскарбамойлаза, Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ извСстный ΠΊΠ°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ ATCΠ°Π·Π° это большой Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚, содСрТащий ΡˆΠ΅ΡΡ‚ΡŒ каталитичСских ΠΏΠΎΠ΄Π±Π»ΠΎΠΊΠΎΠ², ΠΊΠ°ΠΆΠ΄Ρ‹ΠΉ с мСстом связывания субстрата. Он Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ ΡˆΠ΅ΡΡ‚ΡŒ Π΄ΠΎΠΏΠΎΠ»Π½ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… рСгуляторныС подраздСлСния, ΠΊΠ°ΠΆΠ΄ΠΎΠ΅ со своим сайтом, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ ΡΠ²ΡΠ·Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈ ΠΏΠΈΡ€ΠΈΠΌΠΈΠ΄ΠΈΠ½Ρ‹, ΠΈ ΠΏΡƒΡ€ΠΈΠ½Ρ‹, ΡΡ‚Ρ€ΠΎΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ Π±Π»ΠΎΠΊΠΈ Π”ΠΠš ΠΈ РНК.Π­Ρ‚ΠΎΡ‚ Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚ ΠΊΠ°Ρ‚Π°Π»ΠΈΠ·ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ Π²Π°ΠΆΠ½Ρ‹ΠΉ шаг ΠΏΡ€ΠΈ синтСзС ΠΏΠΈΡ€ΠΈΠΌΠΈΠ΄ΠΈΠ½Π° ΠΊΠΎΠ½Π΄Π΅Π½ΡΠ°Ρ†ΠΈΡŽ аспарта ΠΈ карбамоилфосфата для производства карбамоиласпартата. Π‘ΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ этой Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ ΠΏΠΎΠ²Ρ‹ΡˆΠ°Π΅Ρ‚ΡΡ Π² зависимости ΠΎΡ‚ ΠΊΠΎΠ½Ρ†Π΅Π½Ρ‚Ρ€Π°Ρ†ΠΈΠΈ. БвязываниС АВЀ, ΠΏΡƒΡ€ΠΈΠ½Π° с Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚ΠΎΠΌ, Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚, Ρ‚ΠΎΠ³Π΄Π° ΠΊΠ°ΠΊ одноврСмСнная привязка UTP ΠΈ CTP, ΠΏΠΈΡ€ΠΈΠΌΠΈΠ΄ΠΈΠ½ΠΎΠ², ΠΏΡ€ΠΈΠ²ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ ΠΊ Π±Π»ΠΎΠΊΠΈΡ€ΠΎΠ²ΠΊΠ΅ Π½Π° 95%активности Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°.Π­Ρ‚ΠΎΡ‚ ΠΌΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΠ·ΠΌ рСгулирования Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌ для поддСрТивания ΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ количСства ΠΏΠΈΡ€ΠΈΠΌΠΈΠ΄ΠΈΠ½ΠΎΠ² ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ ΠΏΡƒΡ€ΠΈΠ½ΠΎΠ² Π² ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ΅.

4.7:

БвязываниС ΠΈ присоСдинСниС Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄Π°

АллостСричСскиС Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚ Π±ΠΎΠ»Π΅Π΅ ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ сайта связывания Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄Π°; связываниС Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄Π° с Π»ΡŽΠ±Ρ‹ΠΌ ΠΈΠ· этих участков влияСт Π½Π° связываниС Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄ΠΎΠ² с Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠΌΠΈ сайтами. Когда Π±Π΅Π»ΠΎΠΊ аллостСричСский, Π΅Π³ΠΎ сайты связывания Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ связанными ΠΈΠ»ΠΈ сопряТСнными.  Π’ случаС Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚ΠΎΠ² участок, ΡΠ²ΡΠ·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠΉΡΡ с субстратом, извСстСн ΠΊΠ°ΠΊ Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½Ρ‹ΠΉ Ρ†Π΅Π½Ρ‚Ρ€, Π° Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΉ участок извСстСн ΠΊΠ°ΠΊ рСгуляторный сайт. Когда Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄ связываСтся с рСгуляторным сайтом, это ΠΏΡ€ΠΈΠ²ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ ΠΊ ΠΊΠΎΠ½Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠ°Ρ†ΠΈΠΎΠ½Π½Ρ‹ΠΌ измСнСниям Π² Π±Π΅Π»ΠΊΠ΅, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ ΠΏΠΎΠ²Π»ΠΈΡΡ‚ΡŒ Π½Π° Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½Ρ‹ΠΉ Ρ†Π΅Π½Ρ‚Ρ€ Π±Π΅Π»ΠΊΠ°.

Бвязи сайтов связывания ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π²Ρ‹Π·Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°ΠΊ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΈ ΠΎΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΡΡ†ΠΈΡŽ связывания Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄Π° с Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠΌΠΈ сайтами.  Π’ случаях, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° ΠΎΠ±Π° Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄Π° ΠΏΡ€Π΅Π΄ΠΏΠΎΡ‡ΠΈΡ‚Π°ΡŽΡ‚ ΡΠ²ΡΠ·Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ с ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ ΠΈ Ρ‚ΠΎΠΉ ΠΆΠ΅ ΠΊΠΎΠ½Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠ°Ρ†ΠΈΠ΅ΠΉ Π±Π΅Π»ΠΊΠ°, связываниС Π² ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΌ участкС ΡƒΠ²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ²Π°Π΅Ρ‚ сродство Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠ³ΠΎ участка ΠΊ ΡΠΎΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰Π΅ΠΌΡƒ Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄Ρƒ. Π­Ρ‚ΠΎ извСстно ΠΊΠ°ΠΊ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Π°Ρ связь. Π‘ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΉ стороны, Ссли Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄Ρ‹ ΠΏΡ€Π΅Π΄ΠΏΠΎΡ‡ΠΈΡ‚Π°ΡŽΡ‚ ΡΠ²ΡΠ·Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ с Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹ΠΌΠΈ конформациями, связываниС ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄Π° Π·Π°Ρ‚Ρ€ΡƒΠ΄Π½ΠΈΡ‚ связываниС Π²Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ Π»ΠΈΠ³Π°Π½Π΄Π° с Π±Π΅Π»ΠΊΠΎΠΌ. Π­Ρ‚ΠΎ называСтся ΠΎΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ связью.

Бвязи сайтов связывания ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΡŽ Π±Π΅Π»ΠΊΠ°.  НапримСр, Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π° часто рСгулируСтся с ΠΏΠΎΠΌΠΎΡ‰ΡŒΡŽ ΠΌΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΠ·ΠΌΠ° ΠΎΠ±Ρ€Π°Ρ‚Π½ΠΎΠΉ связи, Π³Π΄Π΅ ΠΊΠΎΠ½Π΅Ρ‡Π½Ρ‹ΠΉ ΠΏΡ€ΠΎΠ΄ΡƒΠΊΡ‚ биохимичСского процСсса ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ ΡΠ»ΡƒΠΆΠΈΡ‚ΡŒ ΠΈΠ½Π³ΠΈΠ±ΠΈΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ. Π£Π’Π€ ΠΈ Π¦Π’Π€, ΠΊΠΎΠ½Π΅Ρ‡Π½Ρ‹Π΅ ΠΏΡ€ΠΎΠ΄ΡƒΠΊΡ‚Ρ‹ ΠΏΡƒΡ‚ΠΈ синтСза ΠΏΠΈΡ€ΠΈΠΌΠΈΠ΄ΠΈΠ½Π°, ΠΏΡ€Π΅ΠΏΡΡ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚ активности аспартат карбамоилтрансфСразы, Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ ΠΊΠ°Ρ‚Π°Π»ΠΈΠ·ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ ΠΏΠ΅Ρ€Π²ΡƒΡŽ Π²Π°ΠΆΠ½ΡƒΡŽ ΡΡ‚Π°Π΄ΠΈΡŽ этого ΠΏΡƒΡ‚ΠΈ. Когда концСнтрация ΠΏΠΈΡ€ΠΈΠΌΠΈΠ΄ΠΈΠ½ΠΎΠ² высока ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ ΠΊΠΎΠ½Ρ†Π΅Π½Ρ‚Ρ€Π°Ρ†ΠΈΠΈ ΠΏΡƒΡ€ΠΈΠ½ΠΎΠ² Π² ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ΅, связываниС Π£Π’Π€ ΠΈ Π¦Π’Π€ с Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚ΠΎΠΌ ΠΎΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ связанный каталитичСский сайт. Π­Ρ‚ΠΎΡ‚ явлСниС извСстно ΠΊΠ°ΠΊ ΠΈΠ½Π³ΠΈΠ±ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‰Π°Ρ обратная связь ΠΈ Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎ для поддСрТания Π½ΡƒΠΆΠ½ΠΎΠ³ΠΎ количСства ΠΌΠ΅Ρ‚Π°Π±ΠΎΠ»ΠΈΡ‚ΠΎΠ² Π² ΠΎΡ€Π³Π°Π½ΠΈΠ·ΠΌΠ΅.

Suggested Reading

  1. Suplatov, D., & Švedas, V. (2015). Study of Functional and Allosteric Sites in Protein Superfamilies. Acta naturae, 7(4), 34–45.
  2. Bellelli, A. and Carey, J. (2017). Proteins with Multiple Bindin Sites. In Reversible Ligand Binding (eds A. Bellelli and J. Carey). doi:10.1002/9781119238508.ch4
  3. Helmstaedt, K., Krappmann, S., & Braus, G. H. (2001). Allosteric regulation of catalytic activity: Escherichia coli aspartate transcarbamoylase versus yeast chorismate mutase. Microbiology and molecular biology reviews : MMBR, 65(3), 404–421. doi:10.1128/MMBR.65.3.404-421.2001