Allosztérikus fehérjék működési mechanizmus modelljei

Az előadások a következő témára: "Allosztérikus fehérjék működési mechanizmus modelljei"— Előadás másolata:

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

2 Szimmetria modell (v. concerted hipotézis) MWC
ALLOSZTÉRIKUS FEHÉRJÉK EGYSÉGEI: AZONOS PROTOMEREK pl. Hemoglobin 2x2 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)

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

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

5 ADAIR-egyenlet n kötőhelyre
Homotrop kooperativitásnál Heterotrop kooperativitásnál

6 Heterotróp allosztéria:
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)

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

8 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 T4 R4 T3R T2R2 TR3 effektorok:aktivátor - úgy hat mint a S, de más helyre kötődvén inhibitor - merevebbé teszi az enzimet a T R átmenettel szemben.

9 T4 R4 T3R T2R2 TR3

10 ALLOSZTÉRIKUS ENZIMEK
ASPARTÁT TRANSZKARBAMOILÁZ v. -karbamoiltranszferáz pirimidinszintézis: ASP +karbamoil-P N-karbamoil aspartát ATCase 12 különböző alegység protein 2 katalitikus komponens: 3-3 alegység 3 regulátor komponens – 2-2 alegységből CHIME Paisley Chapter 5.4 file kell hozzá!!! elválaszthatók, a kat. magában is enzim, de nem allosztérikus a reg. nem katalizál, de köt inhibitort:CTP ill aktivátort: ATP

11 CHIME

12

13 K1 K2 K3 R1 R2 R3

14

15 Az allosztéria klasszikus példája
Hemoglobin 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 β 146

16 pihenő izom Működő izom 0,5 1,0 26 100 MIOGLOBIN HEMOGLOBIN Artériás pO2 Vénás pO2 O2 parc.nyomás Hgmm O2 szaturáció

17

18 A Hem csoport szerkezete
Fig. 7-2 Voet

19 T és R állapot közötti konformáció változás Hemoglobinnál
The T form is Blue while the R form is red. In the T form, the Fe lies above the porphyrin ring by about 0.6 A while in the R form, the Fe moves into the plane of the ring pulling helix F with it. Fig. 7-9 Voet

20 Alegységek közötti kötés változás T és R állapot változásná l
The contacts between a1 and b2 change the most. In the T form the side chain of His97 (His FG4) fits inot the helical groove next to Thr41 in the a1 chain. In the R form this residue has shifted by one turn of the helix and now lies next to Thr 38. Fig Voet

21

22 Melyik modell az igazi?

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

24 SZIMMETRIA MODELL T T R T T T

25 SZIMMETRIA MODELL T T R R T R

26 SZIMMETRIA MODELL T T R R T R

27 SZIMMETRIA MODELL R T R R T R

28 SZIMMETRIA MODELL R T R R T R

29 SZIMMETRIA MODELL R R R R T R

30 SZIMMETRIA MODELL

31

32

33 NKF MODELL NINCS OXIGÉN Majd minden alegység T formában van

34 NKF MODELL NÉMI OXIGÉN KÖTŐDÖTT TOLÓDIK EL AZ EGYENSÚLY,

35 NKF MODELL TÖBB OXIGÉN KÖTŐDÖTT TOVÁBB TOLÓDIK EL AZ EGYENSÚLY

36 NKF MODELL SOK OXIGÉN KÖTŐDÖTT TOVÁBB TOLÓDIK EL AZ EGYENSÚLY

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

38

39 Hbg keverék modell nincs döntés

40 T R α1 α2 β1 β2 oxigén

41 Oxigén transzport emlősökben

42

43 FOSZFOFRUKTOKINÁZ 2H 2*3 CO + 5*2H = C H O CO ( 6 C - atom) (3C ( 6 C
NAD koenzimQ 2*3 CO 2 + 5*2H = C 6 H 12 O CO gl ü k ó z ( 6 C - atom) G P F 1,6 diP Gliceraldehid (3C PEP Pyr Ac CoA citr á t Ox lacet gl ü k ó z ( 6 C - atom) G 6 P F 1,6 diP Gliceraldehid (3C PEP Pyr Ac CoA citr á t 2H Ox lacet Cis akonit i a keto glutar Szukcin Fumar Mal ADP ATP 2 glicer 3 1,3 Cis - akonit á t i citr a keto glutar Szukcin Fumar Mal ADP ATP 2 P glicer 3 1,3 diP 2H AMP cAMP NH4+ Pi FOSZFOFRUKTOKINÁZ Mg2+ 2H 2H 2H 2H 2H 2H CO 2 2H 2H 2H 2H NAD CO 2 CO 2H 2H 2H 2H 2 tetramer 2H 2H 2H 2H koenzimQ 2*3 CO + 5*2H = C H O 2 6 12 6

44

45