3.18 : Cooperative Allosteric Transitions

協働的なアロステリックトランジションは、タンパク質の各サブユニットが独自のリガンド結合部位を持つ多量体タンパク質で発生する可能性があります。リガンドがこれらのサブユニットのいずれかに結合すると、他のサブユニットの結合部位に影響を与えるコンフォメーション変化が引き起こされます。これにより、他の部位のそれぞれのリガンドに対する親和性が変わる可能性があります。タンパク質が結合部位の形状を変化させる能力は、構造内に柔軟で安定したセグメントが混在していることに起因します。この変化を引き起こす分子は、モジュレーターとして知られています。

多量体タンパク質の協調性を説明するために、協調モデルとシーケンシャルモデルの2つのモデルがよく使用されます。この協調モデルは、オール・オア・ナッシング・モデルとも呼ばれ、多量体タンパク質のすべてのサブユニットが「オン」と「オフ」のコンフォメーションの間で同時に切り替わるという仮説を立てています。「オン」形態では、結合部位はそれぞれのリガンドに対して高い親和性を持ち、「オフ」形態では、結合部位は低い親和性を示します。リガンドがサブユニットのいずれかに結合すると、高親和性型への変換が促進され、同時にタンパク質の他のすべての結合部位のコンフォメーションが変化します。リガンドはどちらの形態にも結合できますが、高親和性形態の方に結合しやすくなります。

シーケンシャルモデルでは、多量体タンパク質の各サブユニットが、他のサブユニットの状態に関係なく、「オン」または「オフ」のコンフォメーション、つまり低親和性または高親和性の形態で独立して存在できると仮定しています。リガンドがサブユニットに結合すると、低親和性型と高親和性型との間の平衡が変化し、サブユニットが高親和性型になる可能性が高くなります。さらに、 1つのサブユニットに結合するリガンドは、タンパク質内の他のサブユニットの平衡をシフトします。これにより、1つのリガンドが結合すると、別のリガンドが別のサブユニットに結合する可能性が高くなります。この協力性により、リガンド濃度に対するタンパク質の感度が向上します。リガンドが1つの部位に結合すると、タンパク質分子全体に対する親和性が変化するため、低濃度での迅速な応答が可能になります。