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4.7:

Ligação e Sítios de Ligação

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Molecular Biology
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Ligand Binding and Linkage

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A maioria das proteínas tem múltiplas localizações onde os ligantes podem associar, além de do local responsável pela função da proteína. A ligação de uma molécula a qualquer um destes locais resulta frequentemente em mudanças conformacionais, alterando a forma da proteína. Quando esta mudança afeta a ligação de outro ligante, os dois locais são descritos como acoplados ou ligados.A ligação do sítio da ligação pode ser positivamente ou negativamente regulada. Em uma ligação positiva, a ligação de um ligante resulta em mudanças conformacionais que fazem um outro local mais provável ligar seu respectivo ligante. Em uma ligação negativa, a ligação de um ligante resulta em mudanças conformacionais que impedem que um outro local ligue com seu ligante.As proteínas que contêm os sítios de ligação interligados são chamadas proteínas alostéricas, e podem ser de vários tipos, tais como enzimas, recetores, proteínas estruturais, e proteínas motoras. Por exemplo, o aspartato transcarbamilase, também conhecido como ATCase, é uma grande enzima contendo seis subunidades catalíticas, cada uma com um sítio de ligação de substrato. Tem também seis subunidades regulatórias adicionais, cada um com um local que possa ligar ambas as pirimidinas e purinas, os blocos de construção do DNA e RNA.a enzima catalisa um passo essencial na síntese de pirimidina, a condensação do aspartato e do fosfato de carbamócito para produzir aspartato de carbamócito. A taxa desta reação aumenta em uma maneira concentração dependente. Na ligação de ATP, uma purina à enzima, ativa a enzima, enquanto a ligação simultânea de UTP e CTP, pirimidinas, resulta em uma inibição 95:01:55.000 00:01:57.100 da atividade enzimática.Este mecanismo regulatório é essencial para manter a quantidade direita de pirimidinas em relação às purinas na célula.

4.7:

Ligação e Sítios de Ligação

Proteínas alostéricas têm mais de um local de ligação a ligandos; a ligação de um ligando a qualquer um destes locais influencia a ligação de ligandos aos outros locais. Quando uma proteína é alostérica, os seus locais de ligação são chamados acoplados ou ligados.  No caso das enzimas, o local que se liga ao substrato é conhecido como local ativo e o outro local é conhecido como local alostérico. Quando um ligando se liga ao local alostérico, isso leva a alterações conformacionais na proteína que podem influenciar o local ativo da proteína.

Ligações ao local de ligação podem causar uma regulação positiva ou negativa da ligação de ligandos a outros locais.  Nos casos em que ambos os ligandos preferem ligar-se à mesma conformação de uma proteína, a ligação a um local aumenta a afinidade do outro local pelo seu ligando respectivo. Isto é conhecido como uma ligação positiva. Por outro lado, se os ligandos preferirem ligar-se a conformações diferentes, a ligação de um ligando irá dificultar a ligação do o segundo ligando à proteína. Isto é conhecido como uma ligação negativa.

As ligações entre locais de ligação podem regular a função de uma proteína.  Por exemplo, a atividade enzimática é frequentemente regulada através de um mecanismo de feedback, onde o produto final do processo bioquímico pode servir de inibidor. UTP e CTP, os produtos finais da via de síntese da pirimidina, inibem a atividade da ATCase, a enzima que catalisa o primeiro passo essencial dessa via. A ligação de UTP e CTP à enzima regula negativamente o local catalítico de ligação quando a concentração de pirimidinas é elevada, em relação à concentração de purinas na célula. Este fenómeno é conhecido como inibição por feedback e é essencial para manter as quantidades certas de metabolitos em um organismo.

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