Back to chapter

4.8:

التحولات المتعاونة فى التفارغية

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
Cooperative Allosteric Transitions

Languages

Share

كثير من البروتينات بها وحدات فرعية متعددة حيث تحتوي كل وحدة فرعية على موقع ربط منفصل لليجاند عندما يرتبط جزيء يعرف باسم المعدّلات بأحد الوحدات الفرعية،فهو يحفز تغيير فى التشكٌل مواقع الربط الخاصة بالوحدات الفرعية الأخرى،مغيرة بذلك قابلية تقاربهم لليجاند الخاص بهم. وهذا ما يسمى تحوُل تعاونى تفارغى ويمكن شرحه بواسطة العديد من النماذج النظرية. الجميع أو الكل أو لا شيء يفترض أن كافة الوحدات الفرعية موجودة معًبعضها في تشكّل ايقاف او تشغيل.يمكن أن يحدث الربط في أي من الشكلين. ومع ذلك،فإن حالة التشغيل بها تقارب عالى للليجاند عن حالة الإيقاف عندما يرتبط الليجاند عند أي من الوحدات الفرعية،يقوم بتعزيزالتحويل التلقائى لجميع مواقع الربط إلى نموذج عالى التقارب. بشكل تعاوني يمكن شرحه ايضا بالنموذج التسلسلي،الذي يفرض أن كل وحدة فرعية يمكنها أن تتواجد بشكل مستقل في حالة تقارب مرتفعة أو منخفضة ولكن من المرجح أن تكون في حالة التقارب المرتفع عندما يرتبط الليجاند بأى من الوحدات الفرعية.مواقع الربط لـبروتينات التفارغية عادة ما تكون مزيجاًمن المقاطع المرنة والثابتة من سلسلة حمض الأمينى. عندما يتربط الليجاند،هذه الأجزاء غير المستقرة تكون قد أستقرت فى تشكّل خاص وهذا يؤثر على شكل مواقع الربط على الوحدات الفرعية الأخرى. الهيموجلوبين مثال على بروتين رباعي الأوجه والذى يخضع لتحول تعاونى تفارغى عندما يرتبط الأكسجين.كل وحدة فرعية من الهيموجلوبين تحتوي على موقع ربط واحد عندما يرتبط جزيء واحد من الأكسجين بوحدة فرعية واحدة،بشكل تعاوني يزيد قابلية تجاذب الأكسجين الموجود على مواقع الروابط المتبقية،جاعلا ذلك اسهل للأكسجين كى يرتبط بجزيء الهيموجلوبين الذى به أكسجين مرتبط به بالفعل.

4.8:

التحولات المتعاونة فى التفارغية

يمكن أن تحدث التحولات الخيفية التعاونية في البروتينات متعددة الوحدات، حيث يكون لكل وحدة فرعية من البروتين موقع ارتباط ليجند خاص بها. وعندما يرتبط الرابط بأي من هذه الوحدات الفرعية، فإنه يؤدي إلى تغيير في التوافق يؤثر على مواقع الربط في الأخرى الوحدات الفرعية؛ يمكن أن يغير هذا تقارب المواقع الأخرى للروابط الخاصة بكل منها، وتعزى قدرة البروتين على تغيير شكل موقع الارتباط الخاص به إلى وجود مزيج من الأجزاء المرنة والمستقرة في الهيكل. &#160؛ يُعرف الجزيء الذي يتسبب في هذا التغيير بالمُحَوِّل.

غالباً ما يتم استخدام نموذجين لشرح التعاون في البروتينات المتعددة: النموذج المنسق والنموذج المتسلسل. يفترض النموذج المنسق، المعروف أيضاً باسم نموذج الكل أو لا شيء، أن جميع الوحدات الفرعية لبروتين متعدد الوحدات &#160؛ التبديل في وقت واحد بين التشكيلات “تشغيل” و “إيقاف”. في التشكيل “تشغيل”، فإن مواقع الربط ذات تقارب عالي بالروابط الخاصة بكل منها ، وفي التشكيل “إيقاف”، فإن مواقع الربط لها تقارب منخفض. عندما يرتبط الرابط بأي من الوحدات الفرعية، فإنه يعزز التحويل إلى الشكل عالي التقارب، ويغير في نفس الوقت شكل جميع مواقع الارتباط الأخرى للبروتين. على الرغم من أن الترابط يمكن أن يرتبط بأي من الشكلين، إلا أنه من الأسهل عليه الارتباط عندما يكون في صورة عالية التقارب.

يفترض النموذج التسلسلي أن كل وحدة فرعية من بروتين متعدد الوحدات يمكن أن توجد بشكل مستقل في تشكيلات “تشغيل” أو “إيقاف”، أي في شكل التقارب المنخفض أو العالي، بغض النظر عن حالة الوحدات الفرعية الأخرى. &#160؛ يؤدي ربط الرابط الترابطي بوحدة فرعية إلى تغيير التوازن بين الأشكال المنخفضة والعالية التقارب بحيث يكون من المرجح أن تكون الوحدة الفرعية في شكل تقارب عالي. &#160؛ بالإضافة إلى ذلك، يؤدي ارتباط يجند على وحدة فرعية واحدة إلى تغيير التوازن للوحدات الفرعية الأخرى في البروتين. وهذا يزيد من احتمالية أن يرتبط رابط آخر بمجرد ارتباطه بوحدة فرعية مختلفة. &#160؛ يزيد هذا التعاون من حساسية البروتين لتركيز الرابط. يمكن أن يؤدي الارتباط بالرابط في موقع واحد إلى تغيير التقارب في جزيء البروتين بأكمله، وبالتالي تمكين الاستجابة السريعة بتركيزات منخفضة.

Suggested Reading

  1. Cornish‐Bowden, A. (2014), Understanding allosteric and cooperative interactions in enzymes. FEBS J, 281: 621-632. doi:10.1111/febs.12469
  2. Alberts et al., 6th edition; pages 152-153
  3. Lehninger Principles of Biochemistry, 5th edition, pages 162,165