Was ist das richtige Modell für die Enzym-Substrat-Komplementarität?

Dies gilt sowohl für alle Proteinbindungen als auch für den Sonderfall der Enzym-Substrat-Wechselwirkung:

Verschiedene Proteine ​​sind dynamischer als andere: Einige haben nur eine oder zwei Gesamtkonformationen und sind ansonsten relativ unplastisch. Ein Beispiel wäre eine Rezeptor-Tyrosinkinase wie Kit (oder CD117 oder Mast Stem Cell Growth Factor Receptor, wie auch immer Sie es nennen möchten), die eine sehr stabile Struktur hat und ihre Substrate auf Schloss-und-Schlüssel-Weise bindet.

Andere, zum Beispiel p53 (kein Enzym), haben viel mehr strukturelle Plazitizität – sogar bis zu dem Punkt, an dem sie meistens ungeordnet sind, wenn sie nicht gebunden sind. Sie sind in der Regel induzierte Fit-Binder (von anderen Proteinen, nicht von katalytischen Substraten) und nutzen dies oft aus, um eine breitere Palette möglicher Ziele zu binden als Lock-and-Key-Proteine.

Der Punkt ist, es ist eher ein Kontinuum zwischen Schloss und Schlüssel <-----> induzierte Anpassung als diskrete Klassen, in die Sie Proteine ​​​​sortieren können.

Beide Modelle sind wahr, je nachdem, wie Sie die Mechanismen der Katalyse formulieren. Wie von @Blues erwähnt, sind Proteine ​​hochdynamisch. Auf diese Weise nimmt ein Protein sowohl den im Modell der induzierten Anpassung gezeigten ungebundenen aktiven Zustand als auch die im Schlüssel-Schloss-Modell gezeigte komplementäre Form an.

(Entschuldigung, da dies die einzige Abbildung ist, die ich finden konnte, um dieses Konzept zu erklären). Unter Verwendung der obigen Beschreibung ändert das induzierte Anpassungsmodell (E) seine Struktur in das E S -Modell. Im Schloss-und-Schlüssel-Modell entspricht der E-Zustand dem E S-Zustand. Gemäß der folgenden Abbildung würde dies bedeuten, dass der E S -Zustand immer vorhanden ist, aber da er einige kcal mehr freie Energie enthält, wird der Zustand selten gesehen. Thermodynamisch bedeutet dies, dass das "Schloss" immer existiert, aber es ist eine instabile Konfiguration. Wenn das Substrat dem System hinzugefügt wird, stabilisiert es die Verriegelung und begünstigt thermodynamisch einen E S -Zustand.

Um es kurz zu machen, das Modell der induzierten Anpassung ist eine gute Erklärung dafür, wie sich Enzyme in einen aktiven Zustand verwandeln, aber je nachdem, wie Sie den Mechanismus gestalten, sehen Sie immer ein Schloss-Schlüssel-Modell (zumindest laut meinem Professor für Enzymologie). Leider wird in den meisten Biochemie-Lehrbüchern weiterhin das Modell der induzierten Anpassung verwendet, da es angesichts der Mehrheit der Studenten ein viel einfacheres Konzept ist, es zu verstehen. und das Verständnis der Absolventen des 1. Studienjahres für statistische Thermodynamik.

Das induzierte Anpassungsmodell wird geeigneter verwendet, um die Mechanismen der Substratspezifität zu verstehen. Wie von Ihrem Professor angedeutet, erfüllen Enzyme ihre Funktion im Schloss-Schlüssel-Mechanismus. Dies gilt für viele Serinproteasen, die alle genau dieselbe Reaktion ausführen. Substratspezifität kann jedoch eingebaut werden, indem der E*S-Komplex destabilisiert wird, was größtenteils mit dem E-Zustand zu tun hat.