¿Por qué los sitios activos son pequeños en comparación con el resto de la enzima?

Buena pregunta. Agregaré mi grano de arena e intentaré generalizar a todas las proteínas siempre que sea posible.

Creo que este tipo de preguntas -las que se preguntan por qué ciertas cosas son de cierta manera-, se responden formulando hipótesis de una manera alternativa, preferiblemente la opuesta. Esto es similar al método del absurdo en la lógica formal.

Entonces, ¿qué pasaría si las proteínas y sus sitios activos tuvieran un volumen similar? Imagino que estas proteínas envuelven sus ligandos con la mínima cantidad de aminoácidos necesaria.

  1. La captación del ligando sería casi imposible : la conformación de proteína libre de ligandos (LF) (que se visitará al menos una vez en la vida de la proteína) sería radicalmente diferente de la conformación ligada a ligando (LB), ya que la proteína tendría colapsar en sí mismo para formar interacciones estabilizadoras o de lo contrario se desnaturalizaría. Esto implicaría un enorme cambio de RMSD entre las 2 conformaciones y muy probablemente una barrera de energía demasiado alta entre ellas. Sabemos que para la gran mayoría de las proteínas existe un equilibrio preexistente necesario entre las conformaciones inactivas y la activa, y una barrera de energía tan alta no permitiría este equilibrio.
  2. Inestabilidad de la forma LB : las interacciones ligando-proteína rigidizan la proteína, por lo que hay una pérdida de entropía en el sitio activo cuando el ligando se une. A menudo, las proteínas compensan esto al desordenar una región distante. Si no existe tal cosa, entonces la absorción del ligando sería desfavorable.
  3. Los aminoácidos del sitio activo se comportarían todos igual : se sabe que los sitios activos tienden a estar algo enterrados dentro de la enzima, y ​​que los aminoácidos del sitio activo tienen su pKa bastante cambiado. Envolviendo los aminoácidos que reaccionan permite que la proteína module su comportamiento para sintonizar la reacción que catalizan. Esto permite mecanismos más eficientes y un rango mucho más amplio de reacciones posibles.
  4. Las enzimas solo catalizarían reacciones : las enzimas necesitan regiones alostéricas y también necesitan interactuar con otras proteínas. Estas también son funciones de las enzimas y necesitan regiones específicas de aminoácidos para realizarlas.
  5. Tuve algunos más, pero lo olvidé.

Creo que la razón 3 es la principal y se puede comprobar pseudo-revisando las proteínas de unión Odorant o las proteínas de unión a lípidos o las porinas de barril beta, etc … Muchas de estas proteínas solo funcionan como transportadores. Como solo transportan su ligando de un lugar a otro, su sitio de unión es en realidad bastante grande, en relación con la proteína completa. Creo que estos son los ejemplos del mundo real de las proteínas que hemos estado imaginando. Tienen sitios de unión al ligando relativamente grandes pero también varios aminoácidos, por lo que son capaces de formar conformaciones estables y funcionales.

Algunas proteínas y ARN son enzimas

Las proteínas tienen algunas estructuras, una estructura primaria, secundaria y terciaria y otras estructuras más ultra. Después de una transcripción y / o durante el proceso de traducción, las proteínas sufren modificaciones postraduccionales en las que se agregan varios grupos funcionales y posteriormente la proteína puede desarrollar su estructura terciaria y funcional. Como una enzima es una proteína funcional, un biocatalizador que permite que los reactivos disminuyan su energía de activación y experimenten la formación del producto, deben tener un punto o puntos realmente específicos en sus estructuras que se ajusten a esos reactivos y disminuyan su energía de activación. ¡Hay millones de reacciones! Y muchas enzimas también. Hay algunas teorías que explican cómo una enzima reduce esa energía

La naturaleza y la genética son responsables de la forma y función de estas estructuras.

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El sitio activo de la enzima es responsable de hacer un cambio pequeño pero significativo en otra molécula (s), mientras que las moléculas que rodean el sitio activo son responsables de establecer la especificidad con la (s) molécula (s) a las que se supone que se dirigen y el resto de el volumen de la enzima proviene de tener otros sitios que permiten otras funciones como tener un interruptor de activación o vinculación con otras enzimas / moléculas, y señales de secuencia que indican a los portadores en la célula a la que pertenece la enzima, etc. En suma, la enzima tiene más que solo un sitio activo, y relativo al volumen que brinda estas otras capacidades, el sitio activo es pequeño por necesidad.