অ্যালোস্টেরিক এনজাইম: বৈশিষ্ট্য, কর্মের প্রক্রিয়া, উদাহরণ - জীববিদ্যা - 2025

একটি অ্যালোস্টেরিক এনজাইম (গ্রীক ভাষায়: অ্যালো, বিভিন্ন + স্টেরিওস, ত্রিমাত্রিক স্থান) এমন একটি প্রোটিন যার মধ্যে উপগ্রহ এবং নিয়ন্ত্রক অণুগুলির (লিগ্যান্ড) আবদ্ধ করে টোগোগ্রাফিকভাবে বিভিন্ন সাইটের মধ্যে অপ্রত্যক্ষ মিথস্ক্রিয়া ঘটে।

একটি নির্দিষ্ট সাইটে লিগ্যান্ডের বাঁধাই এনজাইমের একটি পৃথক (অ্যালোস্টেরিক) সাইটে অন্য ইফেক্টর লিগান্ড (বা মডিউলেটার লিগ্যান্ড) বাঁধাই দ্বারা প্রভাবিত হয়। এটি অ্যালোস্টেরিক ইন্টারঅ্যাকশন বা সমবায় মিথস্ক্রিয়া হিসাবে পরিচিত।

এনজাইমের উদাহরণ সূত্র: টমাস শফি

যখন ইফেক্টর লিগান্ড এনজাইমের সাথে অন্য লিগ্যান্ডের বাঁধাই বন্ধন বাড়ায়, তখন সহযোগিতা ইতিবাচক হয়। যখন আত্মীয়তা হ্রাস পায় তখন সহযোগিতা নেতিবাচক হয়। দুটি অভিন্ন লিগান্ড যদি সমবায় মিথস্ক্রিয়ায় অংশ নেয়, তবে প্রভাবটি হটোমেট্রোপিক এবং যদি দুটি লিগান্ড পৃথক হয়, তবে প্রভাবটি হিটারোট্রপিক।

সমবায় মিথস্ক্রিয়তা এনজাইমের আণবিক কাঠামোয় তৃতীয় এবং চতুর্ভুজ কাঠামো স্তরে বিপরীত পরিবর্তনগুলি তৈরি করে। এই পরিবর্তনগুলি পরিবর্তনশীল পরিবর্তন হিসাবে পরিচিত।

ইতিহাস

অ্যালোস্টেরিক ইন্টারঅ্যাকশন ধারণাটি 50 বছরেরও বেশি আগে উদ্ভূত হয়েছিল। এটি সময়ের মাধ্যমে বিকশিত হয়েছে, যথা:

-1903 সালে, হিমোগ্লোবিনকে অক্সিজেনের সাথে বাঁধাইয়ের সিগময়েডাল বক্ররেখা লক্ষ্য করা যায়।

-1910 সালে, হিমোগ্লোবিনের সাথে ও ₂ বাঁধার সিগময়েডাল বক্ররেখকে হিলের সমীকরণ ব্যবহার করে গাণিতিকভাবে বর্ণনা করা হয়েছিল।

-ন 1954-এ, নভিক এবং জিলার্ড দেখিয়েছেন যে বিপাকীয় পথের শুরুতে অবস্থিত একটি এনজাইম এই পথের শেষ পণ্য দ্বারা বাধা ছিল, যা নেতিবাচক প্রতিক্রিয়া হিসাবে পরিচিত।

-১৫6n সালে, অ্যামবার্গার আবিষ্কার করেছিলেন যে এল-আইসোলিউসিন বায়োসিন্থেসিস পাথের প্রথম এনজাইম এল-থ্রোনিন ডায়ামিনেসকে এল-আইসোলিউসিন দ্বারা বাধা দেওয়া হয়েছিল এবং এটি হাইপারবোলিক বক্ররেখায় সাধারণত মাইকেলিস-মেনটেন গতিবিজ্ঞান প্রদর্শন করেনি, বরং এটি একটি সিগময়েডাল বক্ররেখা ছিল।

-১ 19৩৩ সালে পেরুৎজ এট আল। অক্সিজেনের সাথে আবদ্ধ হওয়ার পরে হিমোগ্লোবিনের কাঠামোতে এক্স-রে রূপান্তরিত পরিবর্তনের মাধ্যমে আবিষ্কার করেন। মনোড এবং জ্যাকব নিয়ন্ত্রক সাইটগুলির নামকরণ করেছিলেন "অ্যালোস্টেরিক সাইটগুলি।"

-1965 সালে, মনোড, উইম্যান এবং চেঞ্জাক্স এলোস্টেরিক ইন্টারঅ্যাকশন ব্যাখ্যা করার জন্য প্রতিসম মডেল, বা এমডাব্লুসি মডেল (মনোড, উইম্যান এবং চেঞ্জাক্সের প্রাথমিক অক্ষর) প্রস্তাব করেছিলেন।

-1966 সালে, কোশল্যান্ড, নেমেথি এবং ফিল্মার অ্যালোস্টেরিক ইন্টারঅ্যাকশন ব্যাখ্যা করার জন্য ক্রমিক বা প্ররোচিত কাপলিং মডেল, বা কেএনএফ মডেল প্রস্তাব করেছিলেন।

১৯৮৮-এ, এম্পার্টেট ট্রান্সকার্বামাইলেসের এক্স-রে স্ট্রাকচার মনোড, ওয়াইম্যান এবং চেঞ্জাক্স দ্বারা অঙ্কিত প্রতিসম মডেলটি প্রদর্শন করেছিল।

-১৯০ এর দশকে, মিউটেশন, সমবায় পরিবর্তন এবং পিএইচ পরিবর্তনগুলি অ্যালোস্টেরিক এফেক্টর হিসাবে বিবেচিত হত।

-১৯৯৯ সালে, লক্ষ রেপ্রেসারের এক্স-রে কাঠামো অ্যালোস্টেরিক ট্রানজিশনগুলি প্রদর্শন করে।

কর্মের ব্যবস্থা এবং উদাহরণসমূহ

-এলোস্টেরিক নিয়ন্ত্রণের এমডব্লিউসি এবং কেএনএফ মডেলগুলির প্রক্টরিস্টিস্টিক্স

এমডাব্লুসি মডেল

এমডাব্লুসি মডেলের মূল অনুমান নিম্নলিখিত প্রস্তাব করেছিল (মনোড, উইম্যান, চেঞ্জাক্স, ১৯ 1965)

অ্যালোস্টেরিক প্রোটিনগুলি প্রতিসম সম্পর্কিত প্রোটোমারের সমন্বয়ে গঠিত অলিগোমার। প্রোটোমারগুলি পলিপপটিড চেইন বা সাবুনিটগুলি দিয়ে তৈরি।

অলিগোমারদের কমপক্ষে দুটি রূপান্তর রাষ্ট্র (আর এবং টি) থাকে। উভয় রাজ্য (চৌকো কাঠামোর) স্বতঃস্ফূর্তভাবে একটি সীমাবদ্ধতা স্থাপন করে, আবদ্ধ লিগান্ডের সাথে বা ছাড়াই।

যখন এক রাজ্য থেকে অন্য রাজ্যে রূপান্তর ঘটে, তখন প্রতিসাম্যতা রক্ষা করা হয় এবং লিগান্ডের জন্য কোনও সাইটের (বা বেশ কয়েকটি) স্টেরিওস্পেসিফিক সাইটের সংযুক্তি পরিবর্তন করা হয়।

এইভাবে, লিগান্ডগুলির সমবায় বাঁধাই সাবুনিটের মধ্যে সমবায় মিথস্ক্রিয়তা অনুসরণ করে।

কেএনএফ মডেল

কেএনএফ মডেল অনুমানটি নিম্নলিখিত প্রস্তাব করেছিল (কোশল্যান্ড, নেমেথি, ফিল্মার, ১৯6666): লিগান্ড বাইন্ডিং একটি সাবুনাইটে তৃতীয় কাঠামোর পরিবর্তনের জন্ম দেয়। রূপান্তর এই পরিবর্তন পার্শ্ববর্তী subunits প্রভাবিত করে।

প্রোটিন লিগ্যান্ডের বাঁধাইয়ের সান্নিধ্যটি লিগান্ডের সংখ্যার উপর নির্ভর করে যা এটি একত্রে ধারণ করে। সুতরাং, অ্যালোস্টেরিক প্রোটিনগুলির মধ্যে একাধিক কনফরমেশনাল স্টেট রয়েছে যার মধ্যে অন্তর্বর্তী রাষ্ট্রগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

গত পাঁচ দশকে, এমডাব্লুসি এবং কেএনএফ মডেলগুলি বায়োকেমিক্যাল এবং কাঠামোগত অধ্যয়নের মাধ্যমে মূল্যায়ন করা হয়েছে। এটি প্রদর্শিত হয়েছিল যে এনজাইম সহ অসংখ্য অ্যালোস্টেরিক প্রোটিনগুলি এমডাব্লুসি'র মডেলটিতে প্রস্তাবিত যা মেনে চলে, যদিও এর ব্যতিক্রম রয়েছে।

এমডাব্লুসি মডেল এবং অ্যালোস্টেরিক এনজাইম (বা অ্যালোস্টেরিক নিয়ন্ত্রক এনজাইম)

অ্যালোস্টেরিক এনজাইমগুলি প্রায়শই অ-অ্যালোস্টেরিক এনজাইমগুলির চেয়ে বড় এবং আরও জটিল হয়। অ্যাস্পার্টেট ট্রান্সকার্বামাইলেজ (অ্যাস্প ট্রান্সকার্বামাইলেজ বা এটিসিজে) এবং ফসফফ্রুকটোকিনেস -১ (পিএফকে -১) এমডাব্লুসি মডেলের সাথে সম্মতিযুক্ত অ্যালোস্টেরিক এনজাইমগুলির সর্বোত্তম উদাহরণ are

এটিএম হাউস অফ

এটিসিএস পাইরিমিডিন নিউক্লিওটাইড বায়োসিন্থেসিস পাথওয়ে (সিটিপি এবং ইউটিপি) এর প্রথম প্রতিক্রিয়া অনুঘটক করে এবং অ্যাসপটিকে একটি স্তর হিসাবে ব্যবহার করে। এটিসেসের কাঠামোটি অনুঘটক এবং নিয়ন্ত্রক সাবুনিট সমন্বিত। এটিসকেসের দুটি ধারণামূলক রাজ্য রয়েছে আর এবং টি। এই দুটি রাজ্যের মধ্যে প্রতিসাম্য সংরক্ষণ করা হয়।

এটিসিএজের গতিবিজ্ঞান (এস্পারেটের বিভিন্ন ঘনত্বের সাথে এটিসকেসের প্রাথমিক হার) সিগময়েড বক্ররেখা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। এটি ইঙ্গিত করে যে এটিসিএসএর একটি সহযোগী আচরণ রয়েছে।

এটিসিএসটি সিটিপি দ্বারা প্রদত্ত প্রতিক্রিয়া। সিটিপি-র উপস্থিতিতে এটিসিএজের সিগময়েড বক্ররেখা সিটিপি-র অনুপস্থিতিতে এটিসকের সিগময়েড বক্ররেখার ডানদিকে। মাইকেলিস-মেনটেন ধ্রুবক (কে _এম) এর মান বৃদ্ধির প্রমাণ পাওয়া যায় ।

এটি, সিটিপির উপস্থিতিতে, সিটিপির অনুপস্থিতিতে এটিসিকেসের তুলনায় এটিসিএজে সর্বাধিক হারের (অর্ধেক) সর্বোচ্চ অর্ধেক (ভি _{সর্বাধিক}) পৌঁছতে উচ্চতর ঘনত্বের প্রয়োজন হয় ।

উপসংহারে, সিটিপি হিটারোট্রপিক নেগেটিভ অ্যালোস্টেরিক ইফেক্টেক্টর কারণ এটি অ্যাস্পার্টেটের জন্য এটিসকেসের সংযোগ হ্রাস করে। এই আচরণটি নেতিবাচক সহযোগিতা হিসাবে পরিচিত।

পিএফকে - ১

পিএফকে -১ গ্লাইকোলাইসিস পথের তৃতীয় প্রতিক্রিয়া অনুঘটক করে। এই প্রতিক্রিয়াটি এটিপি থেকে ফসফেট গ্রুপকে ফ্রুক্টোজ 6-ফসফেটে স্থানান্তর করে। পিএফকে -১ এর কাঠামোটি একটি টিট্রামার, যা দুটি রূপান্তরকামী রাষ্ট্র আর এবং টি প্রদর্শন করে these এই দুটি রাজ্যের মধ্যে প্রতিসাম্য সংরক্ষণ করা হয়।

পিএফকে -১ এর গতিবিজ্ঞান (ফ্রুক্টোজ 6-ফসফেটের বিভিন্ন ঘনত্বের সাথে প্রাথমিক হার) একটি সিগময়েড বক্ররেখা প্রদর্শন করে। পিএফকে -১ এটিপি, এএমপি এবং ফ্রুটোজ -২,6-বিসোফ্যাসেট দ্বারা জটিল অ্যালোস্টেরিক নিয়ন্ত্রণের সাপেক্ষে:

উচ্চ এটিপি ঘনত্বের উপস্থিতিতে পিএফকে -১ এর সিগময়েড বক্ররেখা কম এটিপি ঘনত্বের (চিত্র 4) সিগময়েড বক্ররেখার ডানদিকে। মাইকেলিস-মেনটেন ধ্রুবক (কে _এম) এর মান বৃদ্ধির প্রমাণ পাওয়া যায় ।

এটিপি-র উচ্চ ঘনত্বের উপস্থিতিতে, পিএফকে -১ এর সর্বাধিক হারের (_{অর্ধেকতম}) হারের অর্ধেক পৌঁছতে ফ্রুক্টোজ 6-ফসফেটের উচ্চতর ঘনত্বের প্রয়োজন হয় ।

উপসংহারে, এটিপি, একটি স্তর হিসাবে যুক্ত হওয়া ছাড়াও একটি নেতিবাচক হিটারোট্রপিক অ্যালোস্টেরিক ইফেক্টর কারণ এটি ফ্রুক্টোজ 6-ফসফেটের জন্য পিএফকে -1 এর সখ্যতা হ্রাস করে।

পিএফকে -১ এর সিগময়েড বক্রতা, এএমপির উপস্থিতিতে, এটিপি-র উপস্থিতিতে পিএফকে -১ এর সিগময়েড বক্ররেখার বাম দিকে অবস্থিত। অর্থাৎ, এএমপি এটিপি-র প্রতিরোধমূলক প্রভাবকে সরিয়ে দেয়।

এএমপির উপস্থিতিতে, পিএফকে -1 সর্বাধিক হারের (_{অর্ধেকতম}) অর্ধেক পৌঁছানোর জন্য ফ্রুক্টোজ 6-ফসফেটের কম ঘনত্ব প্রয়োজন । মাইকেলিস-মেনটেন ধ্রুবক (কে _এম) এর মান হ্রাস পেয়েছে এ বিষয়টি এটি প্রকাশিত ।

উপসংহারে, এএমপি হ'ল একটি ইতিবাচক হিটারোট্রপিক অ্যালোস্টেরিক ইফেক্টর কারণ এটি ফ্রুক্টোজ 6-ফসফেটের জন্য পিএফকে -1 এর আবদ্ধতা বৃদ্ধি করে। ফ্রুটোজ-2,6-বিসোফ্যাসেট (এফ 2,6 বিপি) পিএফকে -1 (চিত্র 5) এর একটি শক্তিশালী অ্যালোস্টেরিক অ্যাক্টিভেটর এবং এর আচরণটি এএমপির মতোই।

MWC মডেলটি সাধারণ, তবে সর্বজনীন নয়

পিডিবিতে (প্রোটিন ডেটা ব্যাংক) জমা হওয়া মোট প্রোটিন কাঠামোর মধ্যে অর্ধেকটি অলিগোমার এবং বাকী অর্ধেক মনোমার। এটি প্রদর্শিত হয়েছে যে সমবায়টির জন্য একাধিক লিগান্ডের প্রয়োজন হয় না, বা একাধিক সাবুনিটের সমাবেশ করা প্রয়োজন। এটি গ্লুকোকিনেস এবং অন্যান্য এনজাইমের ক্ষেত্রে।

গ্লুকোকিনেস মনোমেরিক, একটি পলিপপটাইড চেইন রয়েছে এবং রক্তের গ্লুকোজ ঘনত্বের বৃদ্ধির প্রতিক্রিয়ায় সিগময়েডাল গতিবিদ্যা দেখায় (পোর্টার এবং মিলার, 2012; কামতা এট আল।, 2004)।

বিভিন্ন মডেল রয়েছে যা মনোমে্রিক এনজাইমগুলিতে সমবায় গতিবিদ্যার ব্যাখ্যা দেয়, যথা: স্মৃতিভিত্তিক মডেল, লিগান্ড-প্ররোচিত স্লো ট্রানজিশন মডেল, বায়োমোলিকুলার বিক্রিয়ায় সাবস্ট্রেটের এলোমেলো সংযোজন, ধীরে ধীরে কনফরমেশনাল পরিবর্তনের ধরণগুলি অন্যদের মধ্যে রয়েছে।

গ্লুকোকিনেসের কাঠামোর অধ্যয়নগুলি মেমোনিক মডেলকে সমর্থন করেছে

সাধারন মানুষের glucokinase একটি K হয়েছে _মি গ্লুকোজ জন্য 8 মিমি। এই মান রক্তের গ্লুকোজ ঘনত্বের কাছাকাছি।

এমন রোগী আছেন যারা শৈশব (পিএইচএইচআই) এর পেস-প্রতিরোধী হাইপারিনসুলিনেমিয়াতে আক্রান্ত হন। এই রোগীদের গ্লুকোকিনেসে সাধারণ গ্লুকোকিনেসের তুলনায় গ্লুকোজের জন্য কম কে _{এম থাকে} এবং সহযোগিতা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়।

ফলস্বরূপ, এই রোগীদের একটি গ্লুকোকিনেস বৈকল্পিক রয়েছে যা হাইপারেক্টিভ যা গুরুতর ক্ষেত্রে মারাত্মক হতে পারে।

অ্যালোস্টারিজমের প্রয়োগ

অ্যালোস্ট্রি এবং ক্যাটালাইসিস একে অপরের সাথে জড়িত। এর কারণে, অ্যালোস্টেরিক প্রভাবগুলি লিগ্যান্ড বাইন্ডিং, লিগান্ড রিলিজের মতো অনুঘটক বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করতে পারে।

অ্যালোস্টেরিক বাইন্ডিং সাইটগুলি নতুন ড্রাগগুলির লক্ষ্য হতে পারে ts এটি কারণ অ্যালোস্টেরিক ইফেক্টর এনজাইমের কাজগুলিকে প্রভাবিত করতে পারে। অ্যালোস্টেরিক সাইটগুলি সনাক্তকরণ হ'ল ড্রাগগুলি আবিষ্কারের প্রথম ধাপ যা এনজাইমের কার্যকারিতা বাড়ায়।

তথ্যসূত্র

1. চেঞ্জাক্স, জেপি 2012. অলোস্ট্রি এবং 50 বছর পরে মনোড-উইম্যান-চেঞ্জাক্স মডেল। বায়োফিজিক্স এবং বায়োমোলিকুলার কাঠামোর বার্ষিক পর্যালোচনা, 41: 103 10133।
2. চেঞ্জাক্স, জেপি 2013. অ্যালোস্টেরিক ইন্টারেক্টেশনের 50 বছর: মডেলগুলির মোড় এবং মোড়। প্রকৃতি পর্যালোচনাগুলিতে আণবিক সেল জীববিজ্ঞান, 14: 1-10।
3. গুডেডি, এনএম এবং বেনকোভিক, এসজে ২০০৮. অ্যালোস্টেরিক নিয়ন্ত্রণ এবং অনুঘটক একটি সাধারণ রুটের মাধ্যমে উদ্ভূত হয়। প্রকৃতি রাসায়নিক জীববিজ্ঞান, 4: 274-482।
4. কামতা, কে।, মিতসুয়া, এম।, নিশিমুরা, টি।, একি, জুন-আইচি, নাগাটা, ওয়াই 2004 কাঠামো, 12: 429–438।
5. কোশল্যান্ড, ডিই জুনিয়র, নেমেথি, জি।, ফিল্মার, ডি। 1966. পরীক্ষামূলক বাইন্ডিং ডেটা এবং সাবুনিটস যুক্ত প্রোটিনগুলিতে তাত্ত্বিক মডেলের তুলনা। বায়োকেমিস্ট্রি, 5: 365-385।
6. মনোদ, জে।, উইম্যান, জে।, চেঞ্জাক্স, জেপি 1965. অ্যালোস্টেরিক ট্রানজিশনের প্রকৃতি সম্পর্কে: একটি কলুষিত মডেল। আণবিক জীববিজ্ঞান জার্নাল, 12: 88:118।
7. নেলসন, ডিএল এবং কক্স, এমএম, ২০০৮। লেহনঞ্জার - জৈব রসায়নের মূলনীতি। ডাব্লুএইচ ফ্রিম্যান অ্যান্ড কোম্পানি, নিউ ইয়র্ক।
8. পোর্টার, সিএম এবং মিলার, বিজি 2012. একক লিগ্যান্ড-বাইন্ডিং সাইটগুলির সাথে মনোমেরিক এনজাইমগুলিতে সহযোগিতা। জৈব জৈব রসায়ন, 43: 44-50।
9. ভয়েট, ডি এবং ভোয়েট, জে 2004. বায়োকেমিস্ট্রি। জন উইলি অ্যান্ড সন্স, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র।