Teoria adaptării induse provine din Koshland și corespunde unei extensii a principiului blocării cheii, care presupune că structurile anatomice se potrivesc între ele. Ajustarea indusă se referă la enzime precum kinaza care își schimbă conformația pentru a forma un complex enzimă-ligand. În defectele enzimatice, principiul adaptării induse poate fi afectat de perturbații.
Ce este adaptarea indusă?
Există specificitate obligatorie între enzime și substraturi. Această specificitate obligatorie implică principiul blocării cheii. O formă specială a principiului blocării și cheii este prezentă cu ajustarea indusă. Multe procese din corp funcționează în conformitate cu principiul de blocare și cheie sau cu mâna în mănuși. Acest lucru se aplică, de exemplu, articulat articulații. Articulatia cap se angajează în mufa articulară ca o cheie într-o încuietoare sau o mână într-o mănușă. Ușa nu se deschide până când cheia nu se potrivește exact în încuietoare. În același context, anumite funcții ale corpului sunt deschise numai atunci când structurile se potrivesc exact. O formă specială a principiului key-in-lock este ajustarea indusă. Aceasta este o teorie pentru formarea complexelor proteină-ligand, cum ar fi un complex enzimă-substrat în contextul reacțiilor catalizate de enzime. Daniel E. Koshland este considerat primul care a descris teoria și a postulat-o pentru prima dată în 1958. Spre deosebire de principiul blocării cheii, teoria adaptării induse nu presupune două structuri statice. Astfel, mai ales în cazul complexelor proteină-ligand, doar o modificare conformațională a proteinei implicate ar trebui să permită formarea complexului. Koshland a considerat că ligandul și proteinele, sau mai bine o enzimă, sunt dinamice și a vorbit a unei interacțiuni care îi determină pe ambii parteneri, de dragul formării complexe, să sufere o schimbare conformațională.
Funcția și sarcina
Există specificitate obligatorie între enzime și substraturi. Această specificitate obligatorie implică principiul blocării cheii. Fiecare enzimă are un sit activ. Acest centru este modelat pentru a forma un complex cu un ligand într-un mod care se potrivește aproape perfect cu forma spațială a substratului destinat acestuia. Cu toate acestea, în multe enzime, situsul activ respectiv este prezent într-o formă mai puțin perfectă, atâta timp cât nu este legat de un substrat. Această observație pare să contrazică principiul blocării cheii, deoarece, în cazul enzimelor și liganzilor acestora, potrivirea formelor pare să aibă loc mai întâi. Astfel, de îndată ce enzima se atașează la un ligand, intermolecular interacţiuni sunt induse. Aceste interacţiuni la nivel intermolecular provoacă o schimbare conformațională a enzimei. Conformarea se referă la diferitele posibilități de aranjare ale atomilor individuali ai unei molecule care rezultă dintr-o rotație simplă în jurul unei axe. Astfel, schimbarea conformațională a enzimelor corespunde unei modificări a aranjamentului spațial al acestora molecule și este ceea ce permite formarea unui complex enzimă-substrat în primul rând. De exemplu, hexokinaza catalizează ca enzime primul pas al glicolizei. De îndată ce aceste enzime întâlnesc substratul glucoză, o potrivire indusă poate fi observată în sensul formării unei „potriviri induse”. Enzima hexokinază își fosforilează ligandul glucoză la o glucoză-6-fosfat odată cu consumul de ATP. Structura de apă seamănă cu cea din grupul alcoolic al atomului de C6 pe care enzima o fosforilează în timpul reacției. Datorită dimensiunilor mici, de apă molecule s-ar putea atașa la locul activ al enzimei, astfel încât s-ar produce hidroliza ATP. Cu toate acestea, adaptarea indusă permite catalizării hexokinazei glucoză conversie cu specificitate ridicată, deci hidroliza ATP trebuie să aibă loc la scară mică. Astfel, cu mecanismul de potrivire indusă, specificitatea substratului crește. Principiul este observabil în special pe kinaze din organismul uman. Adaptarea indusă nu se aplică fiecărui complex ligand-receptor, deoarece în multe cazuri există limite naturale ale schimbării conformaționale a ambilor parteneri.
Boli și tulburări
Tulburat este principiul de potrivire indusă în diferite defecte enzimatice. În fenilcetonurie, de exemplu, enzimele sunt restricționate în activitatea lor sau eșuează complet. Acest lucru se datorează de obicei unui defect genetic. În fenilcetonurie, enzima fenilalanină hidroxilază este defectă. Fenilalanina nu mai este transformată în tirozină și se acumulează în consecință. Se produc substanțe neurotoxice, astfel încât, pe lângă cele mentale întârziere, pacienții au tendința de convulsii. Defectele enzimatice sunt de obicei determinate genetic și sunt cauzate de o secvență de aminoacizi codificată defectiv în ADN. Bolile metabolice cauzate de defecte enzimatice și un astfel de principiu perturbat de potrivire indusă sunt cunoscute sub numele de enzimopatii. Piruvat defectele kinazei sunt prezente, de exemplu, într-un PKLR care codifică defectiv genă. Acest genă este localizat pe locusul genetic 1q22 al cromozomului 1. Se cunosc diferite mutații din alela PKLR a piruvat kinază, care apar ca defecte în forma R. Boala ei este la rândul ei numită glicogenoză de tip VI și aparține grupului bolilor de depozitare a glicogenului. Este o tulburare metabolică moștenită autozomală recesivă sau legată de X datorată defectelor enzimatice. Mai precis, cauza constă în diferite defecte enzimatice ale sistemului fosforilaz kinazei din cadrul ficat și mușchii. Cunoscute în acest context sunt de exemplu defectul fosforilazei-b-kinazei legat de X în ficat, defectul fosforilazei hepatice a moștenirii autozomale recesive și eșecul combinat al fosforilazei-b-kinazei în ficat și musculatură. In contextul ficat fosforilază, mutațiile cauzale au fost localizate în PYGL genă și sunt astfel situate la cromozomul 14q21 la q22. Deficitul combinat de fosforilază ficat-mușchi este asociat cu mutații ale genei PHKB la locus 16q12-q13. Mutațiile cauzative ale genei PHKA2 la locusul Xp22.2-p22.1 au fost identificate pentru defectul de fosforilază kinazică hepatică legată de X. Alte glicogenoze pot, de asemenea, să abolească sau să complice efectul de adaptare indusă a kinazei corespunzătoare.
