Proteine allosteriche

Proteine allosteriche

Cos'è l'allostericità

Il termine "allostericità" è stato coniato nel 1963 da Monod, Jacob e Changeaux. È stato introdotto per descrivere il comportamento di alcuni enzimi che presentavano un profilo di saturazione sigmoidale invece che iperbolico (di Michaelis e Menten). Tale profilo indica che il legame di una molecola di substrato all’enzima deve influenzare la capacità dell’enzima stesso di legare altre molecole. L’enzima ha più di un sito di legame per il substrato.

L'allostericità è la capacità di una proteina di essere più sensibile alle variazioni di concentrazione del ligando rispetto alle proteine con profilo di saturazione iperbolico. Nel grafico sigmoidale, l’enzima allosterico è quasi del tutto inattivo al di sotto della concentrazione soglia di substrato e attivo quasi al massimo al di sopra di questa concentrazione. Questo permette il mantenimento dell’omeostasi chimica in modo più efficace rispetto agli enzimi michaeliani.

I fondamenti molecolari dell'allostericità

Agli inizi degli anni ’60 del secolo scorso, venne proposto per la prima volta un modello molecolare per giustificare il comportamento allosterico delle proteine. Ciò fu reso possibile dalla disponibilità della struttura tridimensionale dell’emoglobina mediante cristallografia ai raggi X. Dopo le prime strutture a bassa risoluzione della fine degli anni ’50, si ottennero ben presto strutture molto meglio risolte. In tal modo, fu possibile ottenere la struttura di due forme di emoglobina: ossigenata (ossiemoglobina) e non ossigenata (desossiemoglobina).

Ciò poneva i presupposti per comprendere quali modificazioni strutturali il legame dell’ossigeno provocasse nella proteina e quindi per interpretare l’allostericità su base molecolare. Il ligando instaura con la proteina un legame cooperativo. La cooperatività è l'aumento dell'affinità del ligando al crescere della concentrazione del ligando, caratteristica fondamentale delle proteine allosteriche. Questa regolazione richiede l’esistenza di almeno due siti di legame per il ligando sulla proteina. Se la proteina avesse un solo sito di legame per il ligando, avverrebbe un unico evento di saturazione; questo evento non potrebbe influenzare altri eventi e la sua affinità non aumenterebbe all’aumentare della concentrazione di ligando, risultando in un profilo non sigmoidale, ma iperbolico.

Le proteine allosteriche hanno quasi sempre strutture oligomeriche, cioè sono costituite da subunità identiche, e ciascuna subunità può partecipare al fenomeno dell'allostericità.