Transiciones alostéricas cooperativas

Muchas proteínas tienen múltiples subunidades, donde cada subunidad contiene un sitio de unión al ligando separado.

Cuando una molécula, conocida como modulador, se une a una de las subunidades, desencadena un cambio conformacional en los sitios de unión de las otras subunidades, cambiando su afinidad por sus respectivos ligandos. A esto se le llama transición alostérica cooperativa y puede explicarse mediante varios modelos teóricos.

El modelo concertado o "todo o nada" supone que todas las subunidades existen juntas en una conformación "apagada" o "encendida".

La unión puede ocurrir en cualquiera de las formas, sin embargo, el estado "encendido" tiene una mayor afinidad por el ligando que el estado "apagado". Cuando un ligando se une a cualquiera de las subunidades, promueve la transformación simultánea de todos los sitios de unión a la forma de alta afinidad.

La cooperatividad también puede explicarse por el modelo secuencial, que supone que cada subunidad puede existir independientemente en un estado de alta o baja afinidad, pero es más probable que esté en el estado de alta afinidad cuando el ligando está unido a cualquiera de las subunidades.

Los sitios de unión de las proteínas alostéricas suelen ser una mezcla de segmentos flexibles y fijos de la cadena de aminoácidos. Cuando un ligando se une, estas partes inestables se estabilizan en una conformación particular, y esto afecta la forma de los sitios de unión en las otras subunidades.

La hemoglobina es un ejemplo de una proteína tetrámera que experimenta una transición alostérica cooperativa cuando el oxígeno se une.

Cada subunidad de la hemoglobina tiene un solo sitio de unión. Cuando una molécula de oxígeno se une a una sola subunidad, la cooperatividad aumenta la afinidad por el oxígeno en los sitios de unión restantes, lo que facilita que el oxígeno se una a una molécula de hemoglobina que ya tiene oxígeno unido a ella.