induced fit モデルと lock and key モデルの主な違いは、induced fit モデルでは、酵素の活性部位が基質に完全に適合しないのに対し、lock and key モデルでは、酵素の活性部位は基質の補体であるため、基質に正確に適合することである。
さらに、酵素の活性部位が結合性を向上させるために構造変化を起こすのに対し、ロック・アンド・キーモデルでは、酵素の活性部位が特定の基質に対して特異的に結合することを表現している。
酵素-基質相互作用のモデルとしては、Induced FitとLock and Key Modelの2つがあります。
一般に、これらは酵素が基質とどのように相互作用するかを記述している。
主な対象分野
- インダクションフィットモデルとは
– 定義、作用機序、意義 - ロックアンドキーモデルとは
– 定義、作用機序、意義 - Induced FitとLock and Key Modelの共通点
– 共通点の概要 - Induced FitとLock and Keyモデルの違いとは？
– 主な違いの比較
この記事の重要な単語
活性部位、酵素、誘導フィットモデル、ロックアンドキーモデル、基質
インダクションフィットモデルとは
誘導結合モデルは、酵素と基質の相互作用を記述する主要なモデルの1つです。
1958年にDaniel Koshlandが提唱したモデルでもあります。
基本的には、この仮説によれば、酵素の活性部位は剛直なコンフォメーションを持っていない。
したがって、基質は酵素の活性部位に完全に収まることはない。
そこで、酵素の活性部位は、基質の結合に伴ってその形状を変化させ、基質の形状と相補的になる。
このような構造変化が可能なのは、酵素となるタンパク質分子が柔軟であることが重要である。
図1: ヘキソキナーゼの誘導結合モデル
さらに、酵素の活性部位は固定されておらず、酵素の作用のために別の触媒基が必要である。
しかし、触媒基が結合することで、基質と活性部位の結合が弱くなる。
これにより、誘導適合モデルは競合阻害剤に対する不作用のメカニズムを記述している。
ロックンキーモデルとは
錠前と鍵モデルとは、酵素と基質の相互作用を記述する2つ目のモデルです。
しかし、このモデルは1894年にEmil Fischerが提案したものです。
そのため、フィッシャー理論とも呼ばれる。
酵素の活性部位が「鍵」、基質が「鍵」であるとする。
そのため、酵素の活性部位の形は、基質の形と相補的です。
そのため、酵素の活性部位は、酵素-基質複合体という使用不可能な中間化合物を形成することで、基質を酵素に近づけることができるのである。
図2: 誘導結合とロック＆キーモデル
さらに、近接することで生物学的な反応を進行させることができる。
そのため、その後の酵素-基質複合体の解離により、酵素と生成物が得られる。
また、ロックアンドキーモデルでは、酵素の作用のために別の触媒基を必要としない。
これらに加え、鍵と錠剤のモデルでは、酵素の静的な活性部位は単一の実体で構成されている。
Induced Fit と Lock and Key モデルの類似点
- 酵素の作用機構を説明するモデルとして、Induced FitとLock and Keyの2つがあります。
- どちらのモデルも、酵素の活性部位への基質の正確な結合の度合いに依存する。
- 酵素が触媒作用によって生物学的反応の速度をどのように増大させるかを説明する上で重要です。
- どちらのモデルも、特定の生化学的反応の活性化エネルギーを減少させる。
Induced FitとLock and Keyモデルの違い
定義
誘導適合型とは、酵素の活性部位が基質に完全に適合しない酵素-基質相互作用のモデルです。
一方、lock and key モデルとは、酵素の活性部位が基質に完全にフィットする酵素-基質相互作用の第二のモデルであり、このモデルは、酵素の活性部位が基質に完全にフィットすることを意味する。
提案者
誘導嵌合モデルは1958年にDaniel Koshlandによって提案され、ロックアンドキーモデルは1894年にEmil Fischerによって提案された。
酵素の活性部位と基質との適合性
誘導結合モデルでは酵素の活性部位は基質に完全にフィットしないが、ロック＆キーモデルでは酵素の活性部位は基質に正確にフィットする。
アクティブサイトの意義
誘導結合モデルでは、酵素の活性部位は結合を向上させるために構造変化を起こす必要があり、ロック＆キーモデルでは、酵素の活性部位が特定の基質に対して特異的であることを記述する。
アクティブサイト構成
酵素の活性部位は、誘導適合モデルでは2つの構成要素を含み、ロックアンドキーモデルでは1つの実体を含む。
触媒グループ
誘導結合モデルでは酵素に別の触媒基が存在するが、ロック＆キーモデルでは酵素に別の触媒基が存在しない。
アクティブサイトのプロパティ
誘導結合モデルでは酵素の活性部位は静止していないが、ロックアンドキーモデルでは酵素の活性部位は静止している。
遷移状態の開発
誘導嵌合モデルでは反応物が変化する前に遷移状態が発生するが、ロックアンドキーモデルでは反応物が変化する前に遷移状態は発生しない。
触媒結合の弱体化
誘導結合モデルでは、触媒基は求核攻撃または求電子攻撃によって基質結合を弱めるが、ロックアンドキーモデルでは、触媒基は基質結合を弱めることはない。
競合阻害剤に対する不作動
競合阻害剤に対する不作用のメカニズムは induced-fit モデル、特定の基質に対する酵素活性部位の特異性は lock and key モデルで記述される。
結論
誘導結合モデルとは、酵素の活性部位に基質が完全には結合しない場合の、酵素-基質相互作用のモデルです。
したがって、酵素の活性部位は基質と結合する際にコンフォメーション変化を起こす必要がある。
これに対して、錠前と鍵のモデルは、基質が酵素の活性部位に完全に適合する、酵素-基質相互作用の第二のモデルです。
したがって、特定の基質に対する酵素の活性部位の結合の特異性を記述するものです。
したがって、induced fit モデルと lock and key モデルの主な違いは、基質結合のメカニズムと重要性です。
