4.6: 다른자리입체성 조절

효소의 다른자리입체성 조절(allosteric regulation)은 활성부위(active site)와 다른 위치에 분자가 결합하는 것이 효소 활성에 변화를 일으킬 때 발생합니다. 이러한 유형의 조절은 효소의 활동을 증가시키거나 감소시키는 양성 또는 음성일 수 있습니다. 다른자리입체성(allostery)를 보이는 효소의 대부분은 특정 세포 분자의 분해나 합성에 관여하는 물질대사 효소입니다.

다른자리입체성 억제에서, 다른자리입체성 부위에 분자가 결합하면 기질(substrate)에 대한 효소의 친화력(affinity)을 감소시키는 형태 변화를 일으킵니다. 대개 다른자리입체성 억제제는 효소 또는 효소 경로의 산물이며, 효소 생성물이 효소 자신의 생산을 제한하도록 만듭니다. 이는 되먹임억제(feedback inhibition)의 일종으로 과잉 생성을 방지합니다. 전형적인 예는 이소루신(isoleucine; 아이소루신)으로, 이소루신은 자신의 합성에 중요한 효소의 다른자리입체성 억제제입니다.

반대로, 다른자리입체성 활성제는 기질에 대한 효소의 친화력을 증가시키는 형태 변화를 일으킵니다. 다른자리입체성 활성화는 기질 반응 속도를 크게 증가시키며, 이때 S자 곡선으로 대표되는 반응 속도 증가를 보입니다. 예를 들어 세포 외 리간드(ligand)가 막관통 EGF 수용체(transmembrane EGF receptor)에 결합하면 수용체가 형태 변화를 일으켜 세포 내 인산화효소(kinase) 활동을 활성화합니다. 이때 효소가 여러 개의 단위체(subunit)로 구성된 경우, 다른자리입체성 활성제가 단일 단위체에 결합해 모든 관련 단위체에 대한 친화력을 향상하고 모양 변화를 일으킬 수 있습니다.

다른 자리 입체성 (알로스테릭) 조절은효소 활성 부위를 제외한 뚜렷한 부위를 통해 효소를 조절하는 것을 칭합니다.효소 활성 부위가 아닌 별개의 부위를 통해 효소를 조절하는 것을 칭합니다.분자가 다른 자리 입체성 부위 같은 곳에 결합할 때분자가 다른 자리 입체성 부위 같은 곳에 결합할 때이 결합은 구조적 변화를 유발하거나효소 안의 모양을 바꿉니다.이 같은 행동은기질을 위한 효소 활성 부위의 친화력을 높일 수 있고이는 효소 활동을 촉진 시킵니다.이 과정은 다른 자리 입체성 활성화라 부릅니다.반응 속도인 기질 농도 그래프에서다른 자리 입체성 활성화는양의 S-모양 곡선으로 표현됩니다.효소가 활성화할 때까지 지체 시간이 있는 곳이죠.그다음, 활성 부위의 급상승으로 인해높은 농도의 기질은 결합 할 수 있고반응 속도를 빠른 속도로 높입니다.반면에, 만약 반응기가 효소에 결합하고구조적 변화를 일으키면이는 기질 결합 친화력을 낮춥니다.이 과정을 알로오스테리 억제라 부릅니다.이 경우에는 효소 기능이 감소하고활성화 상태에서 화학 반응 속도가 느려집니다.활성화 상태에서 화학 반응 속도가 느려집니다.

• Allosteric Activation - The process by which a molecule binds to an enzyme to increase its activity.
• Allosteric Enzymes - Enzymes that have multiple binding sites and are regulated by molecules that bind to these sites.
• Allosteric Site - The place on an allosteric enzyme where a molecule that is not a substrate may bind, thus changing the shape of the enzyme and influencing its ability to be active.
• Effector Molecules - Non-substrate molecules that bind to enzymes to regulate their activity. They can be either inhibitors or activators.
• Covalent Modification - The process of an enzyme being activated or inhibited through the addition or removal of chemical groups.

• Define Allosteric Activation - Understand the process by which a molecule activates an enzyme by binding to it (e.g., allosteric activation).
• Contrast Allosteric Activation vs Inhibition - Know the difference between activators and inhibitors in the influence of enzyme functionality (e.g., activator vs inhibitor).
• Explore Enzyme Regulation - Learn how the activities of enzymes are controlled to regulate metabolic pathways (e.g., effector molecules).
• Explain the Allosteric Site - Understand the role of the allosteric site on enzyme activity and regulation.
• Apply in Biochemical Context - Comprehend the significance of allosteric regulation in a biological context and how it affects the overall metabolic pathways.

• [Question 1] What is allosteric activation and how does it influence enzyme functionality?
• [Question 2] How does allosteric inhibition regulate enzyme activity?
• [Question 3] What is the role of the allosteric site and effector molecules in enzyme regulation?

• Students - Gain a profound understanding of how enzymes are regulated, a crucial concept in biochemistry and metabolic studies.
• Educators - Provides a structured framework for teaching enzyme regulation, a foundational concept in biology and biochemistry courses.
• Researchers - Useful for in-depth studies on enzymes and regulation mechanisms, critical for advancements in biomedical research and drug development.
• Science Enthusiasts - Offers insights into the intricate workings of enzymes, sparking curiosity and enhancing knowledge in biology and life sciences.