biochimie. Cours, techniques et applications en biotechnologies

Allostery and allosteric enzymes
أنزيمات الموقع الآخر - أنزيمات ألوستيرية, Enzymes allostériques

Allosteric enzymes (الأنزيمات المنظمة) are enzymes involved in the regulation of metabolic chains. They change their conformation upon binding of an effector (allosteric inhibitor or allosteric activator). This conformation change induces an apparent change in binding affinity at a different ligand binding site. Allostery plays a crucial role in many fundamental biological processes, including the regulation of metabolism.


Liens utiles: Enzymologie-enzymes allostériques (Fr) -- Enzymes allostériques. Exercices --- Catalyse enzymatique. Exercices --
French
Arabic
English
Enzymes allostériques, Enzymes régulatrices

أنزيمات الموقع الآخر، أنزيمات ألوستيرية، أنزيمات منظمة
Allosteric enzymes, Regulatory enzymes

 الأنزيمات المنظمة (Enzymes régulatrices)

تلقب الأنزيمات المنظمة (Enzymes régulatrices) التي تساهم في تنظيم المسارات الأيضية (Chaînes métaboliques) بالأنزيمات ذات الموقع الآخر أو الأنزيمات الألوستيرية (Enzymes allostériques) و ذلك لكون الأنزيم يتوفر على نوعين من المواقع، منها الموقع النشيط (Site actif) الذي ترتبط به مادة الأساس (Substrat) و الموقع المنظم أو الموقع الألوستيري (Site régulateur, site allostérique) الذي يستقبل العنصر المحفز على التنظيم والذي يكون مثبطا يدعى 'مثبط ألوستيري' (Inhibiteur allostérique) أو منشطا يلقب ب'منشط ألوستيري' (Activateur allostérique). إقترح إسم 'الأنزيمات ذات الموقع الآخر' (الأنزيمات الألوستيرية) في إطار دراسة التثبيط التنافسي الذي يحدثه الناتج الأخير في المسارات الأيضية (Inhibition compétitive par le produit final des chaînes métaboliques)، علما أن بنية الناتج الأخير تختلف عن بنية مادة الأساس. آنذاك، وضع السؤال 'كيف لمركب مختلف البنية مع مادة الأساس، أن يكون مثبطا تنافسيا لهذه الأخيرة ؟'. ثبت فيما بعد أن التثبيط يتم بارتباط الناتج الأخير بموقع آخر بعيد عن الموقع النشيط ليحدث تغيرا بنيويا ينعكس على شكل الموقع النشيط الذي يصبح عاجزا عن ربط مادة الساس (أنظر الرسم الموالي).

في معظم أنظمة متعددة الأنزيم (Systèmes multienzymatiques) يكون الأنزيم الأول في السلسلة منظما لسرعة النظام ككل ويسمى هذا الأنزيم بالأنزيم المنظم أو الأنزيم الألوستيري، الذي يخضع عادة للتثبيط الرجعي (Rétroinhibition) بالناتج النهائي للسلسلة (Produit final de la chaîne).

allosteric enzymes. Inhibition

allostery. Feedback inhibition

 هكذا عندما يتجمع الناتج النهائي إلى تركيزعالي، يقوم نفسه بتثبيط أول أنزيم في المسارالأيضي أي الذي يحفز التفاعل الأول في السلسلة والذي غالبا ما يكون الأنزيم المنظم في السلسلة (أنظر الرسم).

هكذا، يتوقف عمل السلسلة من استكمال تفاعلاتها الحيوية

صفات لأنزيمات المنظمة (Caractéristiques des enzymes régulatrices).

للأنزيمات المنظمة صفات متعددة، تميزها عن الأنزيمات غير المنظمة (الخاضعة لحركية ميكايلس) و يتجلى ذلك على جوانب البنية و الحركية. 

- ظهور الحركية السينية (Cinétique sigmoïde) و خاصية فعل التعاونية (Effet de coopérativité).

تتميز الأنزيمات المنظمة عن الأنزيمات غير المنظمة بعدة صفات، من أبرزها الحركية السينية (Cinétique sigmoïde) كما يوضحها الرسم التالي.

Allosteric enzymes,

هذا لا يعني أن كل الأنزيمات المنظمة لها نفس الحركية، بل تظهر البعض منها حركية هذلولية (Cinétique hyperbolique). هكذا، إذا تتبعنا كيفية تشبع أنزيم ما بمادة التفاعل (S)، يمكن الاطلاع على التشبع الأنزيمي السيني (Saturation sigmoïde) و التشبع الهذلولي (Saturation hyperbolique) برسم منحنيات المعادلة v =    f((S))، كما يوضحه الرسم.

المزيد في كتاب علوم الحياة. بروتينات و أنزيمات، م. بعزيز، 2013



Recherche rapide dans ce site et les sites liés de l'auteur (Fr, Ar, Eng) - بحث سريع في هذا الموقع و المواقع المرتبطة للمؤلف :


Protéines et Enzymes, Baaziz 2013


 


أمثلة للأنزيمات المنظمة

يوجد العديد من الأنزيمات المنظمة ذاخل خلايا الكائنات الحية و هي تنتمي إلى سلاسل متعددة الأنزيم بمسارات أيضية مختلفة.


أنزيم التريونين ديزاميناز (Thréonine désaminase).

تمتاز البكتريا بتكوين حمض أميني أساسي بالنسبة للإنسان و ذلك انطلاقا من مواد أولية بسيطة توجد بخلايا هذه الكائنات الدقيقة. يتعلق الأمر بحمض الإزولوسين (Isoleucine, Ile, I). تقوم سلسلة متعددة الأنزيم على تحفيز تحويل الحمض الأميني، تريونين (Thréonine, Thr, T) إلى Isoleucine بواسطة خمس خطوات محفزة بالإنزيمات .الأنزيم الأول في السلسلة وهو التريونين ديزاميناز(Thréonine désaminase) يثبط بشدة بالإزولوسين الذي يمثل الناتج النهائي للسلسلة (أنظر الرسم التالي) ويعرف هذا النوع من التثبيط بالتثبيط الرجعي (Rétroinhibition  أو feedback inhibition، بالأنجليزية).

The threonine deaminase is an allosteric enzyme that catalyses the pyridoxal-phosphate-dependent dehydrative deamination of L-threonine to ammonia and alpha-ketobutyrate (2-oxobutanoate, 2-Ketobutyric acid), respectively, in vivo. The conversion of threonine into oxobutanoate is also the first step in the pathway of threonine degradation. Threonine deaminase is a tetramer. It belongs to K system allosteric enzymes.

Threonine deaminase

Threonine deaminase

Threonine deaminase kinetic


أنزيم أسبارتات ترانسكارباميلاز (Aspartate transcarbamylase).

يحفز أنزيم أسبارتات ترانسكارباميلاز الذي يرمز له ب ATCase، تخليق القواعد الأزوتية البيريميدية (Bases pyrimidiques) التي تذخل في تركبة الأحماض النووية. يتم ذلك من خلال التفاعل التالي، حيث تقدر النواتج بقياس امتصاص الضوء على موجة بطول 465 ناتومتر (أنظر الرسم التالي)

Aspartate carbamoyltransferase catalyzes the first step in the pyrimidine biosynthetic pathway. Products are evaluated by absorbance at 465 nm.

Aspartate transcarbamylase

يتكون أنزيم أسبارتات ترانسكارباميلاز من تحت وحداتين مختلفتين سميتا C (اعتبارا لوظيفة التحفيز، Catalysis) وR (اعتبارا لوظيفة التنظيم، Regulation).  يقدر عدد تحت وحدة C بستة (C1 حتى C6) موجودة في شكل مركبين ثلاثيين (أنظر الرسم). عدد تحت وحدة R يساوي 6، كذلك (R1 حتى R6)، لكن الوحدات مرتبة في شكل ثلاثة مركبات ثنائية، هذه المرة

ATCase is a multi-subunit protein complex composed of 12 subunits (300 kDa in total). The composition of the subunits is C6R6, forming 2 trimers of catalytic subunits (34 kDa) and 3 dimers of regulatory subunits (17 kDa). The particular arrangement of catalytic and regulatory subunits in this enzyme affords the complex with strongly allosteric behaviour with respect to its substrates.

يمثل الرسم التالي نوع الحركية التي يمتاز بها أنزيم ATCase و هي تتغير حسب غياب وحضور المؤثرات الألوستيرية. يعد CTP  (نكليوتيد) مثبطا ألوستيريا للأنزيم، إذ كلما ارتفعت مقادير النواتج في السلسلة الأيضية إلا و تذخل ليحد من هذا بتفاعله مع الأنزيم المنظم.

العكس يقع بحضور ATP، الذي يعتبر منشطا ألوستيريا للأتزيم. بفقدان حساسيته، يظهر أنزيم ATCase حركية شبيهة بحركية ميكايليس-مانتن (حركية هذلولية)

ATCase does not follow Michaelis-Menten kinetics, but lies between the low-activity, low-affinity "tight" or T and the high-activity, high-affinity "relaxed" or R states. The binding of substrate to the catalytic subunits results in an equilibrium shift towards the R state, whereas binding of CTP to the regulatory subunits results in an equilibrium shift towards the T state. CTP is an allosteric inhibitor.

ATCase cinétique

Binding of ATP to the regulatory subunits results in an equilibrium shift towards the R state. ATP is an allosteric activator.


PASSER UN CONTROLE NOTE ET COMMENTE SUR L'ENZYMOLOGIE
Biochimie. Contrôle qcm

 


Accueil ---Liens-utiles --- Annonces --- Newsletter --- E-books --- Contact

- -
Allostery, allosteric enzymes - أنزيمات منظمة