Az indukált illeszkedés elmélete Koshlandból indult ki, és megfelel a lock-and-key elv kiterjesztésének, amely azt feltételezi, hogy az anatómiai struktúrák egymáshoz illeszkednek. Az indukált illeszkedés arra utal enzimek mint például a kináz, amely megváltoztatja a konformációját enzim-ligandum komplex képződéséért. Enzimhibák esetén az indukált illesztés elvét befolyásolhatják a zavarok.
Mi az indukált illeszkedés?
Kötelező specifitás van közöttük enzimek és szubsztrátok. Ez a kötelező jellegzetesség magában foglalja a zárolás és kulcs elvet. A lock-and-key elv egy speciális formája van jelen indukált illeszkedéssel. A test számos folyamata a reteszelés és a kulcs vagy a kéz-kesztyű elv alapján működik. Ez vonatkozik például a csuklósokra ízületek. Az ízület fej úgy kapcsolódik az ízület foglalatába, mint egy kulcs a zárban vagy egy kéz a kesztyűben. Az ajtó csak akkor nyílik ki, ha a kulcs pontosan beilleszkedik a zárba. Ugyanebben az összefüggésben a test bizonyos funkciói csak akkor nyílnak meg, ha a struktúrák pontosan illeszkednek egymáshoz. A kulcsos reteszelés elvének egy speciális formája az Induced-fit. Ez egy elmélet a fehérje-ligandum komplexek, például egy enzim-szubsztrát komplexek kialakulására az enzim által katalizált reakciók összefüggésében. Daniel E. Koshlandot tartják elsőként, aki leírta az elméletet, és először 1958-ban posztulálta. A zár és kulcs elvetől eltérően az indukált illesztés elmélet nem feltételez két statikus struktúrát. Így, különösen a fehérje-ligandum komplexek esetében, csak az érintett fehérje konformációs változása engedi a komplex kialakulását. Koshland a ligandumot és a fehérjét, vagy jobb enzimet dinamikusnak és beszélt egy olyan interakció, amely a komplex képződés érdekében mindkét partnert konformációs változásnak indítja.
Funkció és feladat
Kötelező specifitás van közöttük enzimek és szubsztrátok. Ez a kötelező jellegzetesség magában foglalja a lock-and-key elvet. Minden enzim aktív helyet hordoz. Ez a központ úgy van kialakítva, hogy komplexet képezzen egy ligandummal oly módon, hogy szinte tökéletesen illeszkedjen a szubsztrátum térbeli alakjához. Számos enzimben azonban a megfelelő aktív hely nem tökéletes formában van jelen, amennyiben nem kötődik egy szubsztrátumhoz. Ez a megfigyelés látszólag ellentmond a lock-and-key elvnek, mert az enzimek és ligandumaik esetében az alakillesztés látszik elsőként bekövetkezni. Így amint az enzim az intermolekuláris ligandumhoz kapcsolódik kölcsönhatások indukálódnak. Ezek kölcsönhatások intermolekuláris szinten az enzim konformációs változását okozzák. A konformáció a molekula egyes atomjainak különböző elrendeződési lehetőségeire utal, amelyek a tengely körüli egyszerű forgatásból származnak. Az enzimek konformációs változása tehát megfelel az enzimek térbeli elrendezésének változásának molekulák és ez az, ami elsősorban enzim-szubsztrát komplex képződését teszi lehetővé. Például a hexokináz enzimként katalizálja a glikolízis első lépését. Amint ezek az enzimek találkoznak a szubsztráttal szőlőcukor, indukált illeszkedés figyelhető meg az „indukált illeszkedés” kialakulásának értelmében. A hexokináz enzim foszforilálja ligandumát szőlőcukor glükóz-6-foszfát az ATP fogyasztásával. A struktúra víz hasonlít arra a C6 atom alkoholos csoportján belül, amelyet az enzim a reakció során foszforilez. Kis mérete miatt víz molekulák kapcsolódhat az enzim aktív helyéhez, így az ATP hidrolízise jön létre. Az indukált illesztés azonban lehetővé teszi a hexokináz katalizálását szőlőcukor konverzió nagy specifitással, ezért az ATP hidrolízisének kis léptékben kell megtörténnie. Így az indukált illeszkedés mechanizmusával a szubsztrát specifitása növekszik. Ez az elv különösen megfigyelhető az emberi szervezetben lévő kinázok esetében. Az indukált illeszkedés nem vonatkozik minden ligandum-receptor komplexre, mert sok esetben természetes korlátok vannak mindkét partner konformációs változásának.
Betegségek és rendellenességek
A zavar az indukált illeszkedés elve különböző enzimhibák esetén. Ban ben phenylketonuriapéldául az enzimek aktivitása korlátozott vagy teljesen kudarcot vallanak. Ennek oka általában egy genetikai hiba. Ban ben phenylketonuria, a fenilalanin-hidroxiláz enzim hibás. A fenilalanin már nem alakul át tirozinná, és ennek megfelelően felhalmozódik. Neurotoxikus anyagok keletkeznek, így a mentális retardáció, a betegek hajlamosak a rohamokra. Az enzimhibákat általában genetikailag határozzák meg, és a DNS-ben hibásan kódolt aminosav-szekvencia okozza. Az enzimhibák által okozott anyagcserebetegségeket és egy ilyen zavart indukált illeszkedési elvet enzimpátiaként ismerünk. Piruvát kinázhibák vannak például egy hibásan kódoló PKLR-ben gén. Ezt gén Az 1. kromoszóma 22q1 gén lokuszán található. Különböző mutációk ismertek a PKLR allélból piruvát kináz, amelyek hibaként jelennek meg az R formában. A betegségét viszont VI. Típusú glikogenózisnak nevezik, és a glikogén tároló betegségek csoportjába tartozik. Autoszomális recesszív vagy X-kapcsolt örökletes anyagcserezavar az enzimhibák miatt. Pontosabban: az ok a foszforiláz kináz rendszer különféle enzimhibáiban rejlik máj és az izmok. Ebben az összefüggésben ismertek például az X-hez kapcsolt foszforiláz-b-kináz defektusai a máj, az autoszomális recesszív öröklődés májfoszforililisz defektusa, valamint a foszforiláz-b-kináz együttes kudarca a májban és az izomzatban. Ebben az értelemben máj foszforiláz, az okozó mutációk a PYGL-ben lokalizálódtak gén és így a 14q21-q22 kromoszómán helyezkednek el. A kombinált máj-izom-foszforiláz-hiány a PHKB gén mutációival társul a 16q12-q13 lokuszon. Az Xp2-p22.2 lokuszon a PHKA22.1 gén okozati mutációit azonosították az X-hez kapcsolt máj-foszforililáz-kináz defektus szempontjából. Más glikogenózisok szintén megszüntethetik vagy bonyolíthatják a megfelelő kináz indukált illesztési hatását.
