Модель Monod-Wyman-Changeux - Monod-Wyman-Changeux model

Аллостерический переход белка между состояниями R и T, стабилизируемый агонистом, ингибитором и субстратом.

В биохимия, то Модель Monod-Wyman-Changeux (Модель MWC, также известный как модель симметрии) описывает аллостерический переходы белков, состоящих из идентичных субъединиц. Это было предложено Жан-Пьер Шенжу основанный на его докторских экспериментах и ​​описанный Жак Моно, Джеффрис Вайман, и Жан-Пьер Шенжу. Он противостоит последовательная модель.

Концепция двух различных симметричных состояний - центральный постулат модели MWC. Основная идея модели заключается в том, что регулируемый белки, например, многие ферменты и рецепторы, существуют в разных взаимопревращаемых состояниях при отсутствии регулятора. Соотношение разных конформационный состояния определяется тепловым равновесие. Эта модель, также называемая моделью MWC, определяется следующими правилами:

1. Аллостерический белок представляет собой олигомер протомеров, которые симметрично связаны (для гемоглобина мы будем предполагать, ради алгебраической простоты, что все четыре субъединицы функционально идентичны).
2. Каждый протомер может существовать (по крайней мере) в двух конформационных состояниях, обозначенных T и R; эти состояния находятся в равновесии независимо от того, связан лиганд с олигомером или нет.
3. Лиганд может связываться с протомером в любой конформации. Только конформационное изменение изменяет сродство протомера к лиганду. Регуляторы просто сдвигают равновесие в сторону того или иного состояния. Например, агонист стабилизирует активную форму фармакологического рецептор. Феноменологически похоже, что агонист провоцирует конформационный переход. Одной из важных особенностей модели является диссоциация между функцией связывания (доля белка, связанного с регулятором) и функцией состояния (доля белка в активированном состоянии), см. Ниже. В моделях, названных «индуцированная подгонка», эти функции идентичны.

В исторической модели каждая аллостерическая единица, называемая протомер (обычно считается субъединицей), может существовать в двух различных конформационных состояниях - обозначенных «R» (для расслабленного) или «T» (для напряженного) состояний. В любой молекуле все протомеры должны находиться в одном и том же состоянии. То есть все субъединицы должны находиться либо в состоянии R, либо в состоянии T. В этой модели не допускаются белки с субъединицами в разных состояниях. Состояние R имеет более высокое сродство к лиганду, чем состояние T. Из-за этого, хотя лиганд может связываться с субъединицей, когда она находится в любом состоянии, связывание лиганда будет увеличивать равновесие в пользу состояния R.

Можно вывести два уравнения, которые выражают фракционную занятость сайта связывания лиганда (Y) и долю белков в состоянии R (R):

${ displaystyle { bar {Y}} = { frac {Lc alpha (1 + c alpha) ^ {n-1} + alpha (1+ alpha) ^ {n-1}} {(1 + альфа) ^ {п} + L (1 + с альфа) ^ {п}}}}$

${ displaystyle { bar {R}} = { frac {(1+ alpha) ^ {n}} {(1+ alpha) ^ {n} + L (1 + c alpha) ^ {n} }}}$

Где ${ displaystyle L = [T] _ {0} / [R] _ {0}}$ - аллостерическая константа, то есть соотношение белков в состояниях T и R в отсутствие лиганда, ${ displaystyle c = K_ {R} / K_ {T}}$ - отношение сродства состояний R и T к лиганду, а ${ Displaystyle альфа = [X] / K_ {R}}$, нормализованная концентрация лиганда.

Эта модель объясняет сигмовидный связывающие свойства, так как изменение концентрации лиганда в небольшом диапазоне приведет к значительному увеличению доли молекул в R-состоянии и, таким образом, приведет к высокой ассоциации лиганда с белком.

Модель MWC оказалась очень популярной в энзимология, и фармакология, хотя в некоторых случаях это было показано неуместным. Лучший пример успешного применения модели - регулирование гемоглобин функция. Расширение модели было предложено для решеток белков, например, Changeux, Thiery, Tung и Kittel, Wyman или Duke, Le Novere и Bray.

Смотрите также

• Последовательная модель

Рекомендации

• Changeux J.-P. (1964). Аллостерические взаимодействия интерпретируются в терминах четвертичной структуры. Брукхейвенские симпозиумы по биологии, 17: 232-249.
• Монод Дж., Вайман Дж. И Ченжакс Ж.-П. (1965). О природе аллостерических переходов: правдоподобная модель. J. Mol. Биол. 12: 88-118.
• Changeux J.-P., Thiery J., Tung Y., Kittel C. (1967). О кооперативности биологических мембран. PNAS 57: 335-341
• Вайман Дж (1969). Возможные аллостерические эффекты в расширенных биологических системах. J. Mol Biol. 14:523-538.
• Эдельштейн SJ (1971). Расширения аллостерической модели гемоглобина. Природа. 230:224-227.
• Changeux JP, Эдельштейн SJ (1998). Аллостерические рецепторы после 30 лет. Нейрон 21: 959-980.
• Герцог Т.А., Le Novere N, Bray D (2001). Конформационное распространение в кольце белков: стохастический подход к аллостерии. J. Mol Biol. 308:541-553.
• Changeux JP, Edelstein SJ. (2005) Аллостерические механизмы передачи сигналов. Наука, 2005 июн 3; 308 (5727): 1424-8.

дальнейшее чтение

• Changeux, Жан-Пьер (9 июня 2012 г.). "Аллостерия и модель Моно-Ваймана-Чангу через 50 лет" (PDF). Ежегодный обзор биофизики. 41 (1): 103–133. Дои:10.1146 / annurev-biophys-050511-102222. PMID  22224598. S2CID  25909068.