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Was ist allosterische Regulation?

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Ich habe mehrere Definitionen für die allosterische Regulation gefunden und kämpfe darum, zu verstehen, welche richtig ist. Mein Lehrbuch sagt:

„Ein anderer Weg, die Enzymaktivität zu regulieren, ist die allosterische Regulation. Hier bindet ein Inhibitor an einen anderen Teil des Enzyms, eine sogenannte Effektorstelle, die die Form des Enzyms verändert. Diese Bindung kann jederzeit erfolgen. Produkt kann nur gebildet (und freigesetzt) ​​werden, wenn der Inhibitor I nicht an das Enzym E gebunden ist. Nehmen Sie an, dass die Bindung des Enzyms an das Substrat oder der Inhibitor unabhängig voneinander ist, sodass der Inhibitor I an binden kann sowohl das freie Enzym E und der Enzym-Substrat-Komplex C1 als auch das Substrat S können sowohl an das freie Enzym als auch an den Enzym-Inhibitor binden.

Womit ich zu kämpfen habe ist, wenn der Inhibitor die Form des Enzyms ändert, wie kann das Substrat dann noch an den Enzym-Inhibitor-Komplex binden? Oder verändert es nur das Enzym, sodass keine Reaktion stattfinden kann und das Substrat noch daran binden kann?

Vielen Dank


Diese Frage läuft wirklich auf die Semantik hinaus, und die Definition kann durch die Diskussion der Enzymregulation im Allgemeinen geklärt werden. Die 3 Hauptwege, wie Enzyme gehemmt werden können, sind die folgenden Mechanismen: kompetitive Hemmung, nicht-kompetitive Hemmung und nicht-kompetitive Hemmung. Bei der kompetitiven Hemmung bindet der Inhibitor direkt an das aktive Zentrum und blockiert die Bindung des Substrats (sie "konkurrieren" also um das aktive Zentrum, daher "kompetitive Hemmung"). Nicht-kompetitiv und nicht-kompetitiv beinhalten beide, dass der Inhibitor an eine separate regulatorische Stelle des Enzyms bindet, d. h unterschiedlich vom aktiven Zentrum (der zweite Satz der Definition der allosterischen Regulation in Ihrem Buch). Wir müssen jedoch zwischen den beiden unterscheiden, und eine schöne, prägnante Abgrenzung findet sich hier. Auf dieser Seite heißt es:

Während eine nicht-kompetitive Hemmung die Bildung eines Enzym-Substrat-Komplexes erfordert, kann eine nicht-kompetitive Hemmung mit oder ohne vorhandenes Substrat erfolgen.

Daher entspricht die Definition Ihres Buches eher der nicht-kompetitiven Hemmung. Ich möchte Sie ermutigen, sich diese Seite für eine gründlichere Lektüre anzusehen, und weil sie eine schöne einfache Illustration enthält, die helfen könnte, sie in die richtige Perspektive zu rücken.

Hier ist eine abgekürzte Antwort:

Inhibitoren können das aktive Zentrum verändern, um die Substratbindung zu verhindern, aber das ist nicht der einzige Mechanismus der Hemmung. Speziell, nicht wettbewerbsfähig Inhibitoren können die Fähigkeit des Enzyms einschränken, seine Wirkung auszuführen, ohne die Form der Substratbindungsstelle zu verändern (siehe diese Abbildung).

Letzter Gedanke Wenn Sie sich die Etymologie des Wortes "allosterisch" ansehen, stammen seine Wortwurzeln aus dem Griechischen allos das bedeutet "andere oder andere" und aus dem Griechischen Stereoanlagen das bedeutet nur "Festkörper oder Objekt". In etymologischer Hinsicht ist es also ein allgemeinerer Begriff, der sowohl für nicht-kompetitive als auch für nicht-kompetitive Inhibitoren gelten sollte, da beide an einigen binden Sonstiges oder allosterische Stelle auf dem Enzym. Die Art und Weise, wie Ihr Buch es definiert, ist jedoch eher die Definition eines nicht-kompetitiven Inhibitors.


Der springende Punkt ist, die Enzymaktivität zu hemmen. Wenn der Inhibitor an die allosterische Stelle bindet, ändert er die Form des gesamten Enzyms und verhindert somit die Bindung des Substrats an das Enzym und die Bildung des Enzymsubstratkomplexes. Daher stoppt als Nettoergebnis die Enzymwirkung.


Was bedeutet allosterisch in der Biologie?

In der Biochemie, allosterisch Regulierung (oder allosterisch Kontrolle) ist die Regulierung eines Enzyms durch Bindung eines Effektormoleküls an einer anderen Stelle als der aktiven Stelle des Enzyms. Allosterisch Stellen ermöglichen Effektoren, an das Protein zu binden, was oft zu einer Konformationsänderung führt, die die Proteindynamik beinhaltet.

Was ist ebenfalls ein Beispiel für allosterische Regulation? Allosterisch Effektoren binden an ein Enzym at regulatorisch, oder allosterisch, Sites, die sich von der aktiven Site unterscheiden. Allosterisch Effektoren können Aktivität aktivieren oder hemmen. Isocitrat-Dehydrogenase des Krebs-Tricarbonsäurezyklus ist eine Beispiel eines allosterisch Enzym.

Was versteht man unter allosterischem Enzym?

Definition von Allosterisches Enzym Ein allosterisches Enzym ist ein Enzym die eine Region enthält, an die kleine regulatorische Moleküle ("Effektoren") zusätzlich zur Substratbindungsstelle binden und von dieser getrennt werden können und dadurch die katalytische Aktivität beeinflussen.

Was ist ein Substrat in der Biologie?

In der Biochemie ist die Substrat ist ein Molekül, auf das ein Enzym einwirkt. Enzyme katalysieren chemische Reaktionen mit Substrat(S). Bei einem einzelnen Substrat, das Substrat Bindungen an das aktive Zentrum des Enzyms und ein Enzym-Substrat Komplex entsteht.


Schloss und Schlüssel: Substrat bindet an Enzym am aktiven Zentrum

Stoffwechselprozesse bestehen aus einer Reihe chemischer Reaktionen, die Endprodukte produzieren. Die wichtigsten Treiber von Stoffwechselprozessen sind eEnzyme. Enzyme sind spezifische Proteine, die Reaktionen katalysieren. Diese Enzyme beschleunigen wichtige chemische Reaktionen in Zellen, indem sie den Energiebedarf reduzieren.

Zunächst bindet ein Enzym an ein Substrat. Diese Reaktion erzeugt dann ein Produkt. Das Produkt kann dann im nächsten Stoffwechselschritt als nachfolgendes Substrat für ein anderes Enzym dienen. Schließlich gibt es eine Kette von Reaktionen, die ablaufen, bis am Ende ein Endprodukt entsteht.

Ein wichtiger Punkt ist, dass die Bindung eines Enzyms und seines Substrats sehr spezifisch. Das Enzym kann mit einem Schloss und das Substrat mit einem Schlüssel verglichen werden. Bestimmte Substrate können nur an bestimmte Enzyme binden. Sie binden an einer Stelle des Enzyms namens „aktive Seite'.

Um die Geschwindigkeit von Stoffwechselreaktionen zu kontrollieren, haben wir das sogenannte allosterische Hemmung. Allosterische Inhibitoren verlangsamen die enzymatische Aktivität, indem sie das Enzym deaktivieren. Ein allosterischer Inhibitor ist ein Molekül, das an das Enzym an einer bindet allosterische Seite. Diese Site befindet sich nicht an derselben Stelle wie die aktive Site. Bei Bindung mit dem Inhibitor ändert das Enzym seine 3D-Form.

Die allosterische Hemmung ist eine Form von nicht kompetitive Hemmung. Dies bedeutet, dass der Inhibitor am aktiven Zentrum nicht direkt mit dem Substrat konkurriert. Stattdessen verändert es indirekt die Zusammensetzung des Enzyms.

Nach der Formänderung wird das Enzym inaktiv. Es kann sich nicht mehr mit seinem entsprechenden Substrat binden. Dadurch wird dann die Bildung von Folgeprodukten verlangsamt. Stellen Sie sich den allosterischen Inhibitor wie einen Schlosser vor. Der Schlosser (d. h. allosterischer Inhibitor) ändert das Schloss (d. h. das Enzym), sodass der Schlüssel (d. h. das Substrat) das Schloss (d. h. das Enzym) nicht mehr öffnen kann.


Von allosterischen Enzymen gesteuerte Stoffwechselprozesse (mit Diagramm)

Ein hervorragendes Beispiel für die allosterische Enzymregulation von Stoffwechselprozessen ist die Wechselbeziehung bei Tieren zwischen den Stoffwechselwegen, die zu Folgendem führen:

(1) Die Synthese von Glykogen aus Glucose und

(2) Die Oxidation von Glucose zu CO2 und Wasser.

Fast alle energieverbrauchenden Prozesse im Körper laufen auf Kosten von ATP ab und ein Großteil dieses ATP wird durch die Oxidation von Glukose gewonnen. In Phasen erhöhter Aktivität (z. B. Sport) wird Glykogen zu Glukose abgebaut, die dann in den Stoffwechselweg gelangt und in CO . umwandelt2 und Wasser, mit nachfolgender Erzeugung von ATP. Im Gegensatz dazu wird in Ruhephasen oder geringem Energiebedarf absorbierte Glukose in Glykogen umgewandelt.

Drei der am Glukosestoffwechsel beteiligten Enzyme sind allosterisch, und zwar die Phosphofructokinase (ein Enzym, das in der Reihe von Reaktionen benötigt wird, die Glukose-6-Phosphat in CO . umwandeln2 und Wasser), Glykogensynthetase (beteiligt am Einbau von Glukose-l-Phosphat in Glykogen) und Glykogen-Phosphorylase (die Glukose als Glukose-l-Phosphat aus Glykogen während des Glykogen-Katabolismus entfernt).

Wenn der ATP-Spiegel hoch ist und kein großer Energieverbrauch im Körper stattfindet, wird Glukose in Glykogen umgeleitet (d. h. die “Glykogenese” überwiegt). Dies wird erreicht, weil ATP als negativer Effektor von Phosphofructokinase und Glykogenphosphorylase und als positiver Effektor zusammen mit Glucose-6-phosphat der Glykogensynthetase wirkt (Abb. 11-8a).

Bei sinkendem ATP-Spiegel (z. #8220Glykogenolyse”). Dieser Signalweg wird durch die positiven Effekte des ATP-Vorläufers AMP auf die Phosphofructokinase und die Glykogen-Phosphorylase aktiviert.

Auch das Hormon Epinephrin, das in Zeiten hoher Aktivität in den Blutkreislauf ausgeschüttet wird, hat einen Einfluss auf diese Stoffwechselwege im Muskel und in der Leber. Wenn Adrenalin im Blutkreislauf die Muskeln erreicht, bindet es an die Oberfläche der Muskelzellen und fördert die Synthese von zyklischem AMP (cAMP) durch das Enzym Adeny Icy close.

Das cAMP aktiviert dann allosterisch ein zweites Enzym (Proteinkinase), das letztendlich die Glykogenphosphorylase aktiviert, jedoch die Glykogensynthetase inaktiviert (Abb. 11-8b). Dieses Phänomen wird auch mit den Funktionen von Hormonen und der Rolle der Proteinphosphorylierung als metabolischer Regulationsmechanismus betrachtet.

Die oben beschriebenen Wege veranschaulichen die Mechanismen zum Ein- und Ausschalten allosterischer Enzyme. Ohne solche Mechanismen wären beide Wege gleichzeitig aktiv, sodass sich ihre Wirkungen gegenseitig aufheben – ein höchst unproduktiver Zustand! Allosterismus bietet somit eine Grundlage für die Regulierung des Aktivitätsniveaus verwandter Stoffwechselwege.

Die Regulation der Aminosäuresynthese:

Escherichia coli ist ein klares Beispiel für die Kontrolle divergierender Stoffwechselwege durch Rückkopplungshemmung. Ein Überblick über die Stoffwechselwege für die Synthese von drei Aminosäuren ist in Abbildung 11.9 dargestellt. Lysin, Methionin und Threonin werden jeweils aus Aspartat synthetisiert und können jeweils bei der Proteinsynthese verwendet werden.

Ohne metabolische Kontrollen würde der Verzehr oder die Verwendung einer dieser Aminosäuren die Stoffwechselwege stimulieren und eine unnötige Synthese der ungenutzten Aminosäuren sowie der verwendeten verursachen. Ein solches unreguliertes System würde lebenswichtige Ressourcen und Energie verbrauchen. Beide Faktoren könnten Auswirkungen auf das Überleben des Organismus und evolutionäre Konsequenzen für die Art haben.

In E. coli sind jedoch die allosterischen Regulationsmechanismen am effektivsten. Die Akkumulation jeder Aminosäure erzeugt eine Rückkopplungshemmung des ersten Enzyms im spezifischen Zweig des Stoffwechselwegs, der zur Synthese dieser Aminosäure führt. In Abbildung 11.9 ist dieser negative Effekt durch gestrichelte Linien dargestellt.

Darüber hinaus wird durch Effekte auf das Enzym Aspartokinase, das Aspartat katalysiert und phosphoryliert, eine zusätzliche Regulationsebene erreicht. Dieses Enzym existiert in drei Formen (d. h. es gibt drei Isozyme), die in Abbildung 11-9 durch drei separate Pfeile symbolisiert werden, um die Umwandlung von Aspartat in Aspartylphosphat zu zeigen.

Eines der Isozyme wird spezifisch und vollständig durch Threonin gehemmt, das zweite (das nur in geringen Mengen vorhanden ist) wird spezifisch durch Homoserin gehemmt und das dritte Isozym wird spezifisch durch Lysin gehemmt. Außerdem wird die Synthese des letzteren Isozyms durch Lysin unterdrückt. (Repression ist ein Regulationsmechanismus, der die Anzahl der Enzymmoleküle in der Zelle reduziert.


Energieerfassungsmodell

Ein Beispiel für dieses Modell ist mit dem Mycobacterium tuberculosis, ein Bakterium, das perfekt geeignet ist, sich an das Leben in den Makrophagen des Menschen anzupassen. Die Stellen des Enzyms dienen als Kommunikation zwischen verschiedenen Substraten. Speziell zwischen AMP und G6P. Stellen wie diese dienen auch als Sensormechanismus für die Leistung des Enzyms. ⎗]

Positive Modulation

Positive allosterische Modulation (auch bekannt als allosterische Aktivierung) tritt auf, wenn die Bindung eines Liganden die Anziehung zwischen Substratmolekülen und anderen Bindungsstellen verstärkt. Ein Beispiel ist die Bindung von Sauerstoffmolekülen an Hämoglobin, wobei Sauerstoff effektiv sowohl das Substrat als auch der Effektor ist. Die allosterische oder "andere" Stelle ist die aktive Stelle einer angrenzenden Proteinuntereinheit. Die Bindung von Sauerstoff an eine Untereinheit induziert eine Konformationsänderung in dieser Untereinheit, die mit den verbleibenden aktiven Zentren interagiert, um die ihr Sauerstoffaffinität. Ein weiteres Beispiel für allosterische Aktivierung ist in der cytosolischen IMP-GMP-spezifischen 5'-Nukleotidase II (cN-II) zu sehen, bei der die Affinität für das Substrat GMP bei der GTP-Bindung an der Dimer-Grenzfläche zunimmt.

Negative Modulation

Negative allosterische Modulation (auch bekannt als allosterische Hemmung) tritt auf, wenn die Bindung eines Liganden die Affinität zum Substrat an anderen aktiven Zentren verringert. Wenn beispielsweise 2,3-BPG an eine allosterische Stelle des Hämoglobins bindet, nimmt die Affinität für Sauerstoff aller Untereinheiten ab. Dies ist der Fall, wenn ein Regulator an der Bindungsstelle fehlt.

Direkte Thrombininhibitoren sind ein hervorragendes Beispiel für negative allosterische Modulation. Es wurden allosterische Thrombininhibitoren entdeckt, die möglicherweise als Antikoagulanzien verwendet werden könnten.

Ein anderes Beispiel ist Strychnin, ein Krampfgift, das als allosterischer Inhibitor des Glycinrezeptors wirkt. Glycin ist ein wichtiger postsynaptisch hemmender Neurotransmitter im Rückenmark und Hirnstamm von Säugetieren. Strychnin wirkt an einer separaten Bindungsstelle am Glycinrezeptor auf allosterische Weise, d. h. seine Bindung verringert die Affinität des Glycinrezeptors für Glycin. So hemmt Strychnin die Wirkung eines hemmenden Transmitters, was zu Krämpfen führt.

Ein weiterer Fall, in dem eine negative allosterische Modulation beobachtet werden kann, ist zwischen ATP und dem Enzym Phosphofructokinase innerhalb der negativen Rückkopplungsschleife, die die Glykolyse reguliert. Phosphofructokinase (allgemein als PFK bezeichnet) ist ein Enzym, das den dritten Schritt der Glykolyse katalysiert: die Phosphorylierung von Fructose-6-Phosphat zu Fructose-1,6-Bisphosphat. PFK kann durch hohe ATP-Spiegel in der Zelle allosterisch gehemmt werden. Bei hohen ATP-Spiegeln bindet ATP an eine allosteorische Stelle der Phosphofructokinase, was zu einer Veränderung der dreidimensionalen Form des Enzyms führt. Diese Änderung führt dazu, dass seine Affinität für das Substrat (Fructose-6-Phosphat und ATP) am aktiven Zentrum abnimmt, und das Enzym wird als inaktiv erachtet. Dies führt dazu, dass die Glykolyse aufhört, wenn der ATP-Spiegel hoch ist, wodurch die Glukose des Körpers erhalten und ein ausgeglichener Spiegel an zellulärem ATP aufrechterhalten wird. Auf diese Weise dient ATP als negativer allosterischer Modulator für PFK, obwohl es auch Substrat des Enzyms ist.


Reversible kovalente Modifikationen:

  • Reversible kovalente Modifikationen erfordern einen Energieaufwand und werden häufig bei der Signalübertragung von extrazellulären Nachrichten verwendet.
  • Im Gegensatz dazu sind nichtkovalente Wechselwirkungen reversibel, ohne dass metabolische Energie aufgewendet wird und Bedingungen innerhalb einer Zelle erfasst werden.
  • Es ist bekannt, dass reversible kovalente Veränderungen die Aktivität des Enzyms verändern, wie zum Beispiel:
  1. Phosphorylierung von Serin, Threonin oder Tyrosin und seltener Aspartat- und Histidinresten.
  2. Acetylierung von Lysin oder aminoterminalen Gruppen.
  3. Methylierung von Glutamat- oder Aspartatresten
  4. Nukleotidylierung von Tyrosinresten
  5. ADP-Ribosylierung hauptsächlich von Argininresten.

Wir besprechen zum Beispiel die Phosphorylierung und Dephosphorylierung


In einem neuen Artikel in Science enthüllen die Biochemikerin Dorothee Kern und ihre Mitarbeiter zum ersten Mal die uralten Ursprünge der allosterischen Regulation.

Eines der Schlüsselmerkmale in der Evolution komplexerer Organismen ist die Entstehung der allosterischen Regulation. Allosterie ist ein Prozess, durch den die Aktivität eines Proteins moduliert werden kann, indem ein Effektormolekül distal zum aktiven Zentrum gebunden wird.

Trotz der enormen Bedeutung der Allosterie in der Biologie ist die Frage, wie sich ein solches Merkmal entwickelt hat, Neuland.

In einem am 22. Februar online in Science veröffentlichten Artikel sprechen Dorothee Kern, Professorin für Biochemie und Howard Hughes Medical Institute, Dorothee Kern und ihr Labor über einen der wohl grundlegendsten evolutionären Triebkräfte für die Biologie — Allosterie 

Indem sie den evolutionären Weg moderner Proteinkinasen von ihren uralten gemeinsamen Vorfahren vor etwa 1,5 Milliarden Jahren bis in die Gegenwart verfolgten, entdeckten Kern und ihre Kollegen erstmals die uralten Ursprünge der allosterischen Regulation.

Um eine solch grundlegende Frage zu untersuchen, entschieden sich die Forscher, die Evolution der Aurora-Kinase zusammen mit ihrem allosterischen Regulator TPX2 wiederzubeleben. Diese Proteine ​​steuern den Zellzyklus des Menschen und sind daher heiße Ziele für Krebs. 

In der Arbeit berechneten die Wissenschaftler zunächst die Aminosäuresequenzen dieser alten Proteine ​​mit Hilfe der größten verfügbaren Sequenzdatenbank bis heute und der Bioinformatik. Diese Enzyme stellten sie dann im Labor her und charakterisierten ihre biochemischen Eigenschaften.

Sie fanden heraus, dass die ältesten Kinasen (ca. 1,5 Milliarden Jahre alt) bereits Autophosphorylierung für ihre Regulation nutzen. Dies ist aus evolutionärer Sicht sinnvoll, da der Prozess nur eine eigene katalytische Maschinerie benötigt.

Die ausgefeiltere allosterische Regulation über die Bindung an ein zweites Protein beginnt vor etwa 1 Milliarde Jahren mit dem Auftreten dieses Partners, TPX2. 

Bemerkenswerterweise fanden die Wissenschaftler heraus, dass es im Gegensatz zur verbreiteten Ansicht keine Koevolution — wechselseitige Veränderungen beider Partner entlang der Evolutionsbahn — gibt, sondern dass die gesamte Interphase ihrer Interaktion für 1 Milliarde Jahre konstant bleibt. Mit anderen Worten, sie fanden heraus, dass Co-Konservierung eine extrem starke evolutionäre Einschränkung darstellt.

Aber was ist mit der allosterischen Aktivierung passiert? Diese fortgeschrittene Regulation entwickelt sich allmählich über 1 Milliarde Jahre, was zur stärksten allosterischen Aktivierung in unserer menschlichen Kinase führt. Die Forscher entdeckten, dass ihr Mechanismus die Entwicklung eines ausgeklügelten allosterischen Netzwerks ist, das die gesamte Kinase von der TPX2-Bindungsstelle bis zur anderen Seite des Proteins umfasst. 

Kerns Erkenntnisse haben weitreichende Auswirkungen auf das Verständnis der Komplexitätsentwicklung von extrem primitiven Lebewesen bis hin zum Menschen und für neue Ansätze zur Krebstherapie, die sich die neu entdeckten allosterischen Netzwerke in unseren modernen Proteinen zunutze machen.

Kerns Co-Autoren waren Adelajda Hadzipasic, Christopher Wilson, Vy Nguyen, Nadja Kern, Chansik Kim, Warintra Pitsawong, Janice Villali und Yuejiao Zheng, alle aus ihrem Labor.


[Lec 7] Mastering Biology: Regulation of Prokaryotic Transcription Flashcards Preview


Welche der folgenden Aussagen definiert den Begriff Operon am besten?

A. Ein Operon ist eine DNA-Region, die aus einem einzigen Gen besteht, das von mehr als einem Promotor reguliert wird.
B. Ein Operon ist eine DNA-Region, die für eine Reihe funktionell verwandter Gene unter der Kontrolle desselben Promotors kodiert.
C. Ein Operon ist eine RNA-Region, die aus den kodierenden Regionen von mehr als einem Gen besteht.
D. Ein Operon ist eine DNA-Region, die für zuckermetabolisierende Enzyme kodiert.

Welches Molekül bindet an Promotoren in Bakterien und transkribiert die kodierenden Regionen der Gene?

A. DNA-Polymerase
B. Ein Nukleotid
C. RNA-Polymerase
D. DNA-Ligase

Was ist allosterische Regulation?

A. Bei der allosterischen Regulation wird ein Gen durch ein Repressorprotein ausgeschaltet.
B. Bei der allosterischen Regulation wird ein Gen durch ein Aktivatorprotein aktiviert.
C. Bei der allosterischen Regulation werden Gene konstitutiv exprimiert.
D. Bei der allosterischen Regulation bindet ein kleines Molekül an ein großes Protein und bewirkt, dass es seine Form und Aktivität ändert.

Unter welchen Bedingungen werden die lac-Strukturgene am effizientesten exprimiert?

A. Keine Glukose, viel Laktose
B. Keine Glukose, keine Laktose
C. Hohe Glukose, viel Laktose
D. Hohe Glukose, keine Laktose

Was passiert mit der Expression des lacI-Gens, wenn Laktose in der Zelle nicht verfügbar ist?

A. Das lacI-Gen erhöht seine Transkriptionsrate.
B. Das lacI-Gen schaltet sich aus.
C. Es gibt keine Änderung – das lacI-Gen wird konstitutiv exprimiert.
D. Das lacI-Gen schaltet sich ein.

Welche Funktion hat das lacZ-Gen?

A. Dieses Gen kodiert für ein Enzym, b-Galactosidase, das Lactose in Glucose und Galactose spaltet.
B. Dieses Gen kodiert für den Repressor des lac-Operons.
C. Dieses Gen kodiert ein Enzym, die Galactosid-Permease, die Laktose in die Zelle transportiert.
D. Dieses Gen kodiert ein Enzym, b-Galactosidase, das Lactose in zwei Glucosemoleküle spaltet.

Welches der folgenden Enzyme wandelt ATP in cAMP um?

A. Adenylylcyclase
B. ATP-Synthase
C. Galactosid-Permease
D. b-Galactosidase

Richtig oder falsch? Der Mechanismus, durch den Glucose die Expression der lac-Strukturgene hemmt, ist als Katabolitenstimulation bekannt, während der Mechanismus, durch den Lactose die Expression der lac-Strukturgene stimuliert, als allosterische Regulation bekannt ist.

Das Operonmodell der Regulation der Genexpression in Bakterien wurde von _____ vorgeschlagen.

A. Watson und Crick
B. Franklin
C. Darwin
D. Jakob und Monod
e. Mendel

Welches davon ist NICHT Bestandteil des lac-Operons?

A. Nur Gene zur Laktoseverwertung
B. nur Promoter
C. nur regulatorisches Gen
D. nur Betreiber
e. Veranstalter und Betreiber

Regulatorische Proteine ​​binden an _____.

A. der Betreiber
B. die Lactose-Verwertungsgene
C. das regulatorische Gen
D. RNA-Polymerase
e. Transkriptionsfaktoren

In Gegenwart eines regulatorischen Proteins ist das lac-Operon _____.

A. transkribiert
B. nicht transkribiert
C. schneller als üblich transkribiert
D. Ist eingeschaltet
e. entweder transkribiert oder nicht transkribiert

Wann kann bei Prokaryonten eine basale (konstitutive) Expression eines Gens auftreten?

A. in Abwesenheit von Aktivator- und Repressorbindung
B. nur wenn die Expression des Gens durch einen Repressor reguliert wird
C. nur wenn ein Aktivator bindet
D. wenn ein Aktivator und ein Repressor binden


Das zyklische Dinukleotid c-di-AMP ist ein allosterischer Regulator der metabolischen Enzymfunktion

Zyklisches Diadenosinmonophosphat (c-di-AMP) ist ein breit konservierter zweiter Botenstoff, der für das Wachstum und die Infektion von Bakterien benötigt wird. Die molekularen Mechanismen der c-di-AMP-Signalgebung sind jedoch noch wenig verstanden. Mit einem chemischen Proteomik-Screening nach c-di-AMP-wechselwirkenden Proteinen im Krankheitserreger Listeria monocytogenes identifizierten wir mehrere breit konservierte Proteinrezeptoren, darunter das zentrale metabolische Enzym Pyruvat-Carboxylase (LmPC). Biochemische und kristallographische Studien der LmPC-c-di-AMP-Wechselwirkung zeigten eine bisher unbekannte allosterische Regulationsstelle 25 Å vom aktiven Zentrum entfernt. Mutationen an dieser Stelle störten die c-di-AMP-Bindung und beeinflussten die katalytische Aktivität von LmPC sowie von PC aus pathogenem Enterococcus faecalis. Die Erschöpfung von C-di-AMP führte zu einer veränderten metabolischen Aktivität in L. monocytogenes. Die Korrektur dieses metabolischen Ungleichgewichts rettete das Bakterienwachstum, reduzierte die bakterielle Lyse und führte zu einer erhöhten bakteriellen Belastung während der Infektion. Diese Ergebnisse erweitern das Signalrepertoire von c-di-AMP erheblich und zeigen eine zentrale metabolische regulatorische Rolle für ein zyklisches Dinukleotid.

Copyright © 2014 Elsevier Inc. Alle Rechte vorbehalten.

Figuren

Abbildung 1. Identifizierung von c-di-AMP-wechselwirkenden Proteinen aus…

Abbildung 1. Identifizierung von c-di-AMP-wechselwirkenden Proteinen aus L. monocytogenes

Abbildung 2. LmPC bindet spezifisch und ist…

Abbildung 2. LmPC bindet spezifisch und wird durch c-di-AMP . gehemmt

Abbildung 3. Kristallstruktur von LmPC in…

Abbildung 3. Kristallstruktur von LmPC im Komplex mit c-di-AMP

Abbildung 4. Funktionsanalyse des c-di-AMP…

Abbildung 4. Funktionsanalyse der c-di-AMP-Bindungsstelle von PC

Abbildung 5. Große Konformationsunterschiede in der…

Abbildung 5. Große Konformationsunterschiede in der Struktur von Apo LmPC

Abbildung 6. Das metabolische Ungleichgewicht verändert sich spezifisch L.…

Abbildung 6. Das metabolische Ungleichgewicht verändert sich spezifisch L. monocytogenes intrazelluläres Wachstum

Abbildung 7. C-di-AMP-induziertes metabolisches Ungleichgewicht provoziert intrazelluläre…

Abbildung 7. C-di-AMP-induziertes metabolisches Ungleichgewicht provoziert intrazelluläre Bakteriolyse und Wirtszellpyroptose


Allosterische Regulation einer Protein-Acetyltransferase in Micromonospora aurantiaca durch die Aminosäuren Cystein und Arginin

ACT-Domänen (Aminosäure-bindende Domänen) sind mit einer Vielzahl von Stoffwechselenzymen verknüpft, die durch die Aminosäurekonzentration reguliert werden. In Actinomycetalen wurden 70 Proteine ​​mit ACT-GCN5-verwandter N-Acetyltransferase (GNAT)-Domänenorganisation gefunden. In dieser Studie untersuchen wir die ACT-haltige GNAT-Acetyltransferase Micau_1670 (MaKat) aus Micromonospora aurantiaca ATCC 27029. Arginin und Cystein wurden als Liganden identifiziert, indem die Konformationsänderungen beobachtet wurden, die bei der Bindung von Aminosäuren an die ACT-Domäne im MaKat-Protein auftreten mit FRET-Assay. Es wurde festgestellt, dass MaKat eine Aminosäure-regulierte Protein-Acetyltransferase ist, während Arginin und Cystein die Aktivität von MaKat hinsichtlich der Acetylierung der Acetyl-CoA-Synthetase stimulieren (Micau_0428). Unsere Forschung zeigt die biochemische Charakterisierung einer Proteinacetyltransferase, die eine Fusion einer GNAT-Domäne mit einer ACT-Domäne enthält und einen neuen Signalweg zur Regulierung der zellulären Proteinacetylierung bietet. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Acetylierung von Proteinen und die Acetyltransferase-Aktivität eng mit den zellulären Konzentrationen einiger Aminosäuren in Actinomycetalen verbunden sein können.

Schlüsselwörter: ACT-Domäne Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) Acetyltransferase-Aminosäure-Post-translationale Modifikation (PTM) Protein-Acylierung.

© 2014 von The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.


Schau das Video: Allosterische Hemmung (Kann 2022).