基質は、酵素との相互作用によって生成物に変わります。その生成物は、多くの場合、代謝サイクルまたは経路における次の反応の基質となり、異なるタイプの酵素を必要とします.
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自然界でよく見られるように、微視的スケールは、特定の酵素の活性化と阻害の調節システムに同様に作用します。この一連のプロセスは、アロステリック調節として知られています。アロステリック調節の詳細を掘り下げる前に、酵素、つまり私たちの体内での酵素の重要な役割について簡単に復習することが重要です.
酵素
最も基本的な定義では、酵素は体内で変化を起こす特殊なタンパク質です。私たちの細胞で毎分何兆回も起こる生化学反応において、酵素はそれらの反応を触媒する重要な役割を果たしています。これは、これらの反応が正常に起こらないと言っているわけではありませんが、酵素はこれらのプロセスの速度を速めます.酵素は、一連または一連の反応サイクル内の特定のタイプの反応に合わせて調整された再利用可能なタンパク質です。基質は、酵素との相互作用によって生成物になります。その生成物は、多くの場合、代謝サイクルまたは経路における次の反応の基質となり、異なるタイプの酵素を必要とします.
酵素と精巧な代謝経路の微妙な相互作用は、使用可能なエネルギーの生成から DNA の複製まで、私たちが生き残るために必要な重要なプロセスを維持するものです。体内には約 3,000 種類の異なる酵素があり、それぞれが細胞、組織、臓器に固有の価値ある目的を果たしています!
アロステリック調節の定義
酵素は効果的で再利用可能であり、使用する追加の基質がある場合、特定の化学プロセスを継続します.そのため、効率を確保し、余分なリソースの浪費を防ぐために、ある程度の規制が必要です。たとえば、あなたがパン屋を経営していて、新しい従業員の 1 人が 1 日中、小麦粉、砂糖、チョコレートを使ってマフィンを作り、クッキー、ケーキ、パイ、ブラウニーを作ることができなかったとします。 すべてが確実に行われるように、なんらかの形の規制または管理を導入する必要があります。 重要なレシピ (プロセス) が実行されます。酵素の顕微鏡レベルでは、この制御メカニズムはアロステリック調節と呼ばれます。
アロステリック調節はどのように機能しますか?
さて、酵素反応が起こるためには、基質が活性部位で酵素と結合しなければなりません。酵素上のこれらの部位には結合部位と触媒部位が含まれ、それぞれ一時的に基質を所定の位置に保持し、化学反応を促進します。酵素反応が完了すると、生成物が活性部位から放出され、別の基質が結合できるようになります。
しかし、同じタイプの酵素反応が十分に発生し、必要なだけ多くの製品が生成されるようになると、酵素を制御する必要があります。これが行われる方法は、その活性と分子サイズに基づいて分類されるエフェクター分子、通常は「小分子」の関与によるものです。これらの分子が酵素の活性部位ではなく、アロステリック部位 (調節部位) に結合すると、タンパク質の形状がわずかに変化します。これらのエフェクター分子は、活性化剤または阻害剤として機能することができます。つまり、タンパク質への変化は、それぞれ活性部位での基質のさらなる結合を妨げるか、反応速度を増加させることを意味します。つまり、活性化剤は反応速度を上げ、阻害剤は速度を下げるか完全に停止します。
(写真提供:ウィキメディア・コモンズ)
酵素反応を「オフ」にすると、細胞がリソースとエネルギーを浪費するのを防ぎますが、酵素反応を「過充電」すると、細胞/体が即座に代謝要求を行うのに役立ちます。アロステリック活性化は活性部位と基質の引力を増加させますが、アロステリック阻害は結合部位と潜在的な基質との間の引力を減少させます.
これらの小さなエフェクター分子は、細胞内および体全体でさまざまな役割を果たしている可能性があり、細胞シグナル伝達、遺伝子発現、RNA 転写などにも影響を与える可能性があります。そのようなエフェクター分子は人工または天然のいずれかであることに注意することも重要です。私たちの体は、必要に応じてアロステリック制御に利用できる分子を使用しますが、人間は機能的なアロステリック調節分子を作成する方法も考え出しました.これらの「小分子」の多くが実際に医薬品であることを知っても驚くことではないかもしれません!薬がアロステリック調節において重要な役割を果たすことができることは理にかなっています.医師が体内の特定の代謝プロセスを加速または減速させたい場合、おそらくさらなる症状を回避したり欠乏症を是正したりするために、アロステリック調節または調節が有効な手段です。
この記事の冒頭で述べたように、私たちの生活の中で毎分何兆もの酵素反応が起こっており、それらの化学プロセスは健康に大きな影響を与えています.これらのプロセスを変更または制御できる小分子 (医薬品) を身体に提供することは、医療分野では非常に重要なツールです。
