Back to chapter

4.7:

Связывание и присоединение лиганда

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

у большинства белков есть несколько местоположений где лиганды могут присоединяться, помимо сайта, ответственного за функцию белка. Связывание молекулы с любым из этих сайтов часто приводит к конформационным изменениям, приводящим к изменению формы белка. Когда это изменение влияет на связывание другого лиганда, эти два узла описываются, как сопряженные или связанные между собой.Линк между двумя сайтами связывания может регулироваться положительно или отрицательно. При положительном линке, привязывание одного из них лиганд приводит к изменению конформации, которые заставляют другой сайт с большей вероятностью связать соответствующий ему лиганд. При отрицательном линке, привязывание одного из них лиганд приводит к изменению конформации, и это помешает другому сайту связывания привязать его лиганд.Белки, содержащие сопряжённые сайты привязки называются аллостерическими белками, и могут быть разных видов, таких как ферменты, рецепторы, структурные белки, и моторные белки. Например, аспартат транскарбамойлаза, также известный как как ATCаза это большой фермент, содержащий шесть каталитических подблоков, каждый с местом связывания субстрата. Он также имеет шесть дополнительных регуляторные подразделения, каждое со своим сайтом, который может связывать и пиримидины, и пурины, строительные блоки ДНК и РНК.Этот фермент катализирует важный шаг при синтезе пиримидина конденсацию аспарта и карбамоилфосфата для производства карбамоиласпартата. Скорость этой реакции повышается в зависимости от концентрации. Связывание АТФ, пурина с ферментом, активирует фермент, тогда как одновременная привязка UTP и CTP, пиримидинов, приводит к блокировке на 95%активности фермента.Этот механизм регулирования необходим для поддерживания правильного количества пиримидинов относительно пуринов в клетке.

4.7:

Связывание и присоединение лиганда

Аллостерические белки имеют более одного сайта связывания лиганда; связывание лиганда с любым из этих участков влияет на связывание лигандов с другими сайтами. Когда белок аллостерический, его сайты связывания называются связанными или сопряженными.  В случае ферментов участок, связывающийся с субстратом, известен как активный центр, а другой участок известен как регуляторный сайт. Когда лиганд связывается с регуляторным сайтом, это приводит к конформационным изменениям в белке, которые могут повлиять на активный центр белка.

Связи сайтов связывания могут вызывать как положительную, так и отрицательную регуляцию связывания лиганда с другими сайтами.  В случаях, когда оба лиганда предпочитают связываться с одной и той же конформацией белка, связывание в одном участке увеличивает сродство другого участка к соответствующему лиганду. Это известно как положительная связь. С другой стороны, если лиганды предпочитают связываться с различными конформациями, связывание одного лиганда затруднит связывание второго лиганда с белком. Это называется отрицательной связью.

Связи сайтов связывания могут регулировать функцию белка.  Например, активность фермента часто регулируется с помощью механизма обратной связи, где конечный продукт биохимического процесса может служить ингибитором. УТФ и ЦТФ, конечные продукты пути синтеза пиримидина, препятствуют активности аспартат карбамоилтрансферазы, фермента, который катализирует первую важную стадию этого пути. Когда концентрация пиримидинов высока относительно концентрации пуринов в клетке, связывание УТФ и ЦТФ с ферментом отрицательно регулирует связанный каталитический сайт. Этот явление известно как ингибирующая обратная связь и необходимо для поддержания нужного количества метаболитов в организме.

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