Kooperativnost (biohemija)
Kooperativnost – u biohemiji – je pojava koju ispoljavaju enzimi ili receptori sa višestrukim mjestima vezanja, gdje se afinitet mjesta vezanja nakon vezanja liganda povećava ili smanjuje. Prvi slučaj se označava kao pozitivna , a drugi kao negativna kooperativnost. Naprimjer, afinitet hemoglobinska četiri mjesta vezanja za kisik se povećava nakon vezanja prvoe molecule kisika. Ovaj fenomen se naziva kooperativno vezanje.[1] Kooperativnost je takođeruočena kod dugolančanih molekula koje sadrže veliki broj identičnih (ili skoro identičnih) podjedinica (kao što je DNK, proteini, i fosfolipidi), kada tpodliježu faznoj transformaciji kao što je topljenje, odvijanje ili odmotavanje. To se označava kao podjedinična kooperativnost.[2][3]
Kooperativno vezanje
uredi.png)
Kada se supstrat veže za jednu enzimsku podjedinicu, počinje stimuilacija i aktivnosti ostalih podjedinica. Ligandi tada mogu pokazivati nekooperativnost, pozitivnu ili negativnu kooperativnost.
Primjer pozitivne kooperativnosti je vezanje kisika za hemoglobin. Jedna molekula kisika se može vezati za fero željezo molekule hema na svakom od četiri lanca molekule hemoglobina. Dezoksi-hemoglobin ima relativno nizak afinitet za kisik, ali kad se jedna molekul a veže za jedan od hema, afinitet kisika se povećava, omogućavajući drugoj molekuli da se lakše veže, a trećoj i četvrtoj još lakše. Kisički afinitet 3-oksi-hemoglobina je ~300 puta veći nego kod dezoksi-hemoglobina. Ovo ponašanje daje krivulji afiniteta hemoglobina sigmoidni oblik, umjesto hiperbolskog kao kod monomernog mioglobina. Na isti način, sa smanjanjenjem broja vezanih molekula kisika, povećava se sposobnost hemoglobina da izgubi kisik.
Negativna kooperativnost je suprotna pojava: vezanjem liganda za protein, afinitet proteina za ligand se smanjuje. Primjer takve tendencije je odnos između gliceraldehid 3-fosfata i enzima gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenaza.
Homotropnu kooperativnost ima pojava kada je molekula koji uzrokuje kooperativnost upravo ta koja je njome pogođena. Heterotropna kooperativnost je situacija kad treća supstanca uzrokuje promjenu afiniteta.
Hillova formulacija
uredi
Tačkice pokazuju frakcije mjesta koje sadrži ligand prema koncentraciji slobodnog liganda
Britanski biohemičar Archibald Hill je bio jedan od prvih koji predloži matematičku formulaciju kooperativnosti, kao dio svog rada na vezanju hemoglobinskog kisika. Hillova jednadžba se odnosi na konkretan slučaju vezanja istog liganda na više mjesta u oligomeru, sa vezanjem na svakom monomeru. To daje sljedeći empirijski zakon:
![{\displaystyle \theta ={[L]^{n} \over K_{d}+[L]^{n}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/538a0d39c9f0e9ca37ffa09c808c68673eccec1f)
gdje je dio mjesta sa vezanim ligandom, [L] je koncentracija liganda i je očigledna konstanta disocijacije. Konstantni n se zove Hillova konstanta i opisuje stupanj kooperativnosti vezanja liganda.
- Ako je n = 1, postoje različita nezavisna mjesta. Hillova jednadžba se svodi na jednostavnu montažu, kao u Michaelis-Mentenovoj jednadžbi.
- Ako je n> 1, vezivanje je kooperativno.
- Ako je n <1, vezanje je nekooperativno .
Što je viši Hillov n, to je veća snaga kooperativnosti. U principu, n je manji od broja aktivnih mjesta, tj. broj podjedinica proteina. U odsustvu kooperativnosti (n = 1), kriva mjesta zasićenja liganda je hiperbola (vidi sliku). Kooperativnost (n> 1) rezultira u obliku sigmoidne krivulje zasićenja, više vrijednosti označavaju jaču kooperativnost.
Također pogledajte
urediReference
uredi- ^ Whitford, David: Proteins: structure and function, 2005, John Wiley & Sons, pages 66-74
- ^ Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-1-8.
- ^ Campbell N. (2005). Biology. Benjamin/ Cummings, San Francisco ISBN 0-07-366175-9.
Vanjski linkovi
uredi