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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.