Információ

A6. Extrém kötési affinitások – Biológia

A6. Extrém kötési affinitások – Biológia



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

A közelmúltban egy hihetetlenül szoros kötődési kölcsönhatásról számoltak be a Cu1+ kötődésével a CueR fehérjéhez E. Coli. A Cu1+-ionokat általában nagyon alacsony koncentrációban tartják a sejtekben, hogy megakadályozzák a toxicitást. Néhány enzim azonban Cu-t igényel. Szabad rézionoknak jelen kell lenniük a sejtben, hogy lehetővé tegyék a fehérjék megfelelő helyeihez való kötődést. Hogyan szabályozzák ezeket a versengő aggodalmakat a sejtben? Az E. Coli teljes rézkoncentrációja körülbelül 10 μM (10 000 nM), ami a baktérium kis méretét tekintve körülbelül 10 000 réziont jelent sejtenként.

A sejtek számos mechanizmust fejlesztettek ki a rézionok szabályozására és szállítására. A rézionokat réz-chaperonok (a fehérjék hajtogatását irányító chaperon-fehérjék analógjai) juttathatják el a célfehérjékhez. Úgy tűnik, hogy az E. Coli-ban a CueR szabályozza a réz biokémiában részt vevő gének réz által kiváltott expresszióját (beleértve a Cu1+-t Cu2+-vá oxidáló enzimet, amely kevésbé toxikus). Az egyik fokozottan szabályozott gén a copA. A CueR növeli a copA transzkripcióját Cu-, Ag- és Au-ionok (érmék fém) jelenlétében. Changela et al. kifejlesztett egy in vitro tesztet, amely meghatározta a CueR által szabályozott gének expressziójának mértékét, különféle iontípusok és koncentrációk mellett. A vizsgálat során tisztított CueR-t adtunk egy génkonstrukcióhoz, amely a copA promóterét (a DNS-nek a gén starthelyétől közvetlenül az RNS-polimeráz kötődési helyétől 5'-irányban lévő szakaszát) tartalmazó génkonstrukciót tartalmazta. Kezdetben azt találták, hogy a transzkripció még egy ligandum, a glutation jelenlétében is folyamatosan működik, amely erősen köti a Cu1+-t, és nagyon alacsonyan kell tartania a szabad Cu1+ szintet. Áttértek egy még szorosabb kötésű Cu1+ koordinátorra, a cianidra (CN-), hogy a szabad Cu1+ szintet még alacsonyabb szintre csökkentsék. A CN- rendkívül magas szintje (milimoláris) leállította a transzkripciós aktivációt, de ha további Cu1+-t adtunk hozzá, aktiválódás következett be, ami arra utal, hogy a réz kötődése a fehérjéhez reverzibilis volt. 1 mM CN- mellett a transzkripció rézionok hozzáadásával 60 μm TELJES Cu1+ koncentrációig növekedett. Ilyen körülmények között a szabad Cu1+ koncentráció sokkal kisebb volt. Tekintettel az alkalmazott CN-koncentrációk jelenlétére, 0,7 μM TELJES Cu1+ koncentrációnál a maximális aktiválás fele következett be. Hasonló aktivációt figyeltek meg az Ag1+ és Au1+, de a Zn- és Hg-ionok nem, ami az egyértékű kationok specifitását mutatja a kétértékű kationokkal szemben.

Ismerve a HCN pKa értékét, a Cu1+:CN- komplexek stabilitási állandóit és a CN-koncentrációkat, Changela és munkatársai FREE Cu1+-ban pufferelt oldatsorozatot készítettek, amely 10-18-ról 10-23 M-ra (pH 8,0) terjedt ki. (Például a β, logβ kötési állandó logaritmusa a

[ce{Cu^{1+} + 2CN- <=> [Cu(CN)2]^{-}}]

a 21.7. Megoldottad az olyan problémákat, mint például az összekapcsolt egyensúly, ha analitikai kémiát vettél.) A szabad Cu1+-koncentráció a génriporter-transzkripció fele-maximális aktiválásakor, a disszociációs állandó Kd mértéke körülbelül 1 x 10-21 M (zeptomoláris). )! Most tegyük fel, hogy egy E. Coli sejt tartalmának térfogata 1,5 x 10-15 L. Ha csak egy Cu1+-ion lenne a sejtben, annak koncentrációja 10-9 M. Az értékek arra utalnak, hogy nincs szabad Cu1+ ion a sejtben, és csak 1 Cu+1 ion a sejtben elegendő a CueR-hez való kötődéséhez és a copA ezt követő transzkripciós aktiválásához.

Jmol: Frissített Cu(I) Form of E. Coli Cuer, A rézkiáramlás szabályozó Jmol14 (Java) | JSMol (HTML5)

A túléléshez elengedhetetlen, hogy a baktériumsejtek megfelelő fémet jussanak a metalloproteinekhez. Waldron és Robinson legutóbbi áttekintése szemlélteti, hogyan. A sejt számos mechanizmussal korlátozza a specifikus kötőhelyeket, így a fémek képesek eljutni a megfelelő fehérjékhez. Ezenkívül a fémaffinitások megértéséhez figyelembe kell venni az átmenetifém-komplexek stabilitásának természetes sorrendjét. Ezt a stabilitást az alábbiakban bemutatott Irving - William sorozat adja (a 2A csoportba tartozó fémionokkal együtt). A trend párhuzamos a kation méretével (a legnagyobbtól a legkisebbig):

Mn2+ < Fe2+ < Co2+ < Ni2+ < Cu2+ > Zn2+ (legszorosabb kötés)

  • Az a képesség, hogy egy fehérje megváltoztatja alakját a ligandumkötés során, lehetővé teszi különböző fémek kötődését. Például a cianobaktériumnak nagy az igénye a rézre és a mangánra. Először a mangánt hagyják megkötődni, majd a fehérje összehajt, és a mangán csapdába esik a fehérjében. Ezt a nagyon instabil fémet ma már nem lehet rézzel helyettesíteni, ami általában az Mn2+-nal versenyezne a helyszínért.
  • A fémtranszporterek segítenek szabályozni, hogy az egyes fémekből hány ion van a sejtben. A fémszenzorok ezeknek a fémtranszportereknek az irányítása alatt állnak, és szabályozzák a génexpressziót. Ha egy adott fémnek elegendő koncentrációja van a kötődéshez, a fémérzékelők az mRNS-t célozzák meg, hogy elnyomjanak bizonyos géneket és leállítsák a transzkripciót.
  • Egy másik enzim is aktiválható a fém exportálására. A versengő fémek koncentrációjának korlátozásával gyengébb fémkötő helyek maradnak elérhetők
  • A fémérzékelők abban is segíthetnek szabályozni, hogy egyes fémek milyen fehérjét használnak a rendelkezésre álló adatok alapján. Például az E. coli átállítja az anyagcserét, hogy minimalizálja a vas kevésbé bőséges mennyiségben expresszálódó vasigényes fehérjék számát
  • A fémeket többféle úton szállítják (ha egy specifikus enzim nincs jelen), és sok ligandumcsere-reakción keresztül a megfelelő fehérjéhez „forgalmazódnak”.
  • Bizonyos enzimek specifikus fémeket kötnek meg, amelyek preferenciális konformációs változásokat okoznak. Ezért, ha olyan fém érkezik, amely erősebben kötődik, de az enzim nem részesíti előnyben, akkor nem váltja ki az enzimet, mert más módon kötődik.


Nézd meg a videót: SZTE és PTE - Biológia Balog Andrea. Húsz Perc Együtt (Augusztus 2022).