Allosterische Enzyme sind Enzyme, die ihr Konformationsensemble bei Bindung eines Effektors (allosterischer Modulator) verändern, was zu einer offensichtlichen Änderung der Bindungsaffinität an einer anderen Ligandenbindungsstelle führt. Diese „Aktion auf Distanz“ durch Bindung eines Liganden, die die Bindung eines anderen an einem deutlich anderen Ort beeinflusst, ist das Wesen des allosterischen Konzepts. Allostery spielt eine entscheidende Rolle in vielen grundlegenden biologischen Prozessen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Zellsignalisierung und die Regulierung des Stoffwechsels., Allosterische Enzyme müssen nicht wie bisher angenommen Oligomere sein, und in der Tat haben viele Systeme Allostery innerhalb einzelner enzymes.In biochemie, allosterische Regulation (oder allosterische Kontrolle) ist die Regulation eines Proteins durch Bindung eines Effektormoleküls an einer anderen Stelle als der aktiven Stelle des Enzyms.
Die Stelle, an die der Effektor bindet, wird als allosterische Stelle bezeichnet. Allosterische Stellen ermöglichen es Effektoren, an das Protein zu binden, was häufig zu einer Konformationsänderung mit Proteindynamik führt., Effektoren, die die Aktivität des Proteins verstärken, werden als allosterische Aktivatoren bezeichnet, während diejenigen, die die Aktivität des Proteins verringern, als allosterische Inhibitoren bezeichnet werden.
Allosterische Vorschriften sind ein natürliches Beispiel für Regelkreise, wie Rückkopplungen von nachgelagerten Produkten oder Feedforward von vorgelagerten Substraten. Langstrecken-Allostery ist besonders wichtig bei der Zellsignalisierung. Die allosterische Regulation ist auch besonders wichtig für die Fähigkeit der Zelle, die Enzymaktivität anzupassen.,
Der Begriff allostery kommt aus dem griechischen allos (λλλος),“ other „und stereos (στερεὀς),“ solid (object).“Dies bezieht sich auf die Tatsache, dass sich die regulatorische Stelle eines allosterischen Proteins physikalisch von seiner aktiven Stelle unterscheidet.
Der Proteinkatalysator (Enzym) kann Teil eines Multi-Subunit-Komplexes sein und / oder vorübergehend oder dauerhaft mit einem Cofaktor (z. B. Adenosintriphosphat) assoziiert sein. Die Katalyse biochemischer Reaktionen ist aufgrund der sehr niedrigen Reaktionsraten der unkatalysierten Reaktionen lebenswichtig., Ein wesentlicher Treiber der Proteinentwicklung ist die Optimierung solcher katalytischen Aktivitäten über die Proteindynamik.
Während Enzyme ohne gekoppelte Domänen / Untereinheiten eine normale Michaelis-Menten-Kinetik aufweisen, weisen die meisten allosterischen Enzyme mehrere gekoppelte Domänen/Untereinheiten auf und zeigen eine kooperative Bindung. Im Allgemeinen führt eine solche Kooperativität dazu, dass allosterische Enzyme eine sigmoidale Abhängigkeit von der Konzentration ihrer Substrate in positiv kooperativen Systemen aufweisen. Dies ermöglicht den meisten allosterischen Enzymen, die katalytische Leistung als Reaktion auf kleine Änderungen der Effektorkonzentration stark zu variieren., Effektormoleküle, die das Substrat selbst (homotrope Effektoren) oder ein anderes kleines Molekül (heterotroper Effektor) sein können, können dazu führen, dass das Enzym aktiver oder weniger aktiv wird, indem das Ensemble zwischen den höheren Affinitätszuständen und den niedrigeren Affinitätszuständen neu verteilt wird. Die Bindungsstellen für heterotrope Effektoren, sogenannte allosterische Stellen, sind üblicherweise von der aktiven Stelle getrennt und dennoch thermodynamisch gekoppelt., Allosterische Datenbank (ASD, http://mdl.shsmu.edu.cn/ASD) stellt eine zentrale Ressource für die Anzeige, Suche und Analyse der Struktur, Funktion und der zugehörigen Annotation für allosterische Moleküle, einschließlich allosterischer Enzyme und ihrer Modulatoren, bereit. Jedes Enzym ist mit einer detaillierten Beschreibung von Allostery, biologischem Prozess und verwandten Krankheiten und jedem Modulator mit Bindungsaffinität, physikochemischen Eigenschaften und therapeutischem Bereich versehen.