Verursachen unterschiedliche Chiralitätszentren an Liganden unterschiedliche Bestätigungsänderungen und -effekte in ihren Zielproteinen?

Es gibt ein paar Dinge, auf die Sie bei der Chiralität in biologischen Systemen achten müssen:

Beachten Sie zunächst, dass wir für Aminosäuren normalerweise L und D anstelle von r und s verwenden.

In der Chemie ist der Unterschied zwischen chiralen Enantiomeren normalerweise wirklich nur ein Unterschied in der Lichtpolarisation, wie Sie es beschrieben haben, ansonsten können sie als identisch angesehen werden, da sie identische chemische Eigenschaften haben. Diese Denkweise gilt nicht für die Biochemie - sobald Enzyme (große Moleküle mit sehr definierten 3D-Strukturen) involviert sind, wird der strukturelle Unterschied zwischen den beiden Formen für jede einzelne biologische Reaktion sehr wichtig.

Im Falle einzelner Aminosäuren bedeutet dies, dass D-Aminosäuren für eukaryotische Zellen toxisch sind, da ihre Ähnlichkeit mit der D-Form es ihnen ermöglicht, mit einigen der Enzyme zu interagieren, die sie normalerweise binden, aber die Bindung passt nicht perfekt zusammen Enzyme werden gehemmt, was die D-Form giftig macht. (Dies ist bereits in dem zweiten von Ihnen verlinkten Papier beschrieben:)

In Tierversuchen führte die Verabreichung von D-Aminosäuren an Ratten und Küken zu einer Wachstumshemmung [18]. Darüber hinaus resultierten schwerwiegende Schäden wie die Unterdrückung der Synthese von Glutamat-Oxalacetat-Transaminase, Glutamat-Pyruvat-Transaminase und Laktatdehydrogenase aus der Akkumulation von D-Aminosäuren in tierischen Geweben [18].

Jetzt fragen Sie in Ihrer Frage nach dem Unterschied zwischen einem Toxin, das aus der „falschen“ Aminosäure hergestellt wurde. Die Sache ist, diese Veränderung des Proteins wird höchstwahrscheinlich bedeuten, dass es kein Gift mehr ist. Ein Proteintoxin ist toxisch, weil es aufgrund seiner 3D-Struktur mit anderen Proteinen interagieren kann. Diese Struktur basiert auf den chemischen und strukturellen Eigenschaften der sie aufbauenden Aminosäuren. Wenn Sie die zugrunde liegende Struktur jeder Aminosäure ändern, wird sie sich anders falten und Sie erhalten ein völlig anderes Protein – und keine gespiegelte Version des ursprünglichen Proteins/Toxins.

NEIN.

Man kann keine Verallgemeinerung über den Effekt der Änderung der Chiralität in einem Liganden in dem Protein machen, an das er normalerweise bindet. Wie das folgende einfache Diagramm zeigt, gibt es hinsichtlich der Wechselwirkung mit der Ligandenbindungsstelle keinen wesentlichen Unterschied zwischen einem Enantiomer des normalen Liganden und einer modifizierten Version davon:

Beide sind möglicherweise in der Lage, mit den Stellen „a“ und „b“ auf dem Protein zu interagieren, aber ob dies hemmend ist oder nicht, kann nicht vorhergesagt werden – es hängt von der Energie der Wechselwirkung im Vergleich zu der der korrekten Wechselwirkung ab (und der relative Konzentrationen von Substrat und Inhibitor).

Wenn es bindet, ist es höchst unwahrscheinlich, dass es eine Konformationsänderung verursacht, und noch weniger wahrscheinlich, dass es einen alternativen Weg auslöst. Die meisten Proteinbindungsstellen sind auf eine einzelne Antwort zugeschnitten. Im Falle einer Störung ist eine Hemmung die wahrscheinlichste Folge.

Soweit ein bakterielles Toxin betroffen ist, ist die Tatsache, dass es D-Aminosäuren verwenden kann, ein Ablenkungsmanöver. Die Gesamtstruktur des Toxins ist das, was zählt, und hat sich entwickelt, um auf ein bestimmtes Ziel zu wirken. Jedes Beispiel ist wahrscheinlich einzigartig.

Jedes Lehrbuch der Biochemie enthält Abschnitte zur Substratspezifität von Enzymen (z. B. Berg et al. online ).

Wie Nicolai in seiner Antwort erwähnt hat, wird die Änderung der Chiralität (L und D) von Aminosäuren die Art und Weise, wie sich ein Protein faltet, drastisch verändern. Ich habe online gesucht, um herauszufinden, ob eine gelöste Struktur von D nur die Form eines Proteins hat. Es gab jedoch keine.
Es sind jedoch sowohl rechtshändige als auch linkshändige DNA bekannt. Dieser Unterschied entsteht nicht durch den Chiralitätsunterschied der DNA-Bestandteile, sondern durch die Basenpaarung der Basen. Es veranschaulicht jedoch, wie die Änderung der Chiralität zu einer nicht trivialen Änderung der Struktur führen kann. Ursprünglicher Uploader war Richard Wheeler (Zephyris) bei en.wikipedia - Ursprünglich von en.wikipedia; Beschreibungsseite ist/war hier., GFDL, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2117121


Ich werde noch etwas über Signaltransduktion lesen und auf die Frage zurückkommen.