Allosterische Regulierungsstudien

Anfrage

Creative Enzymes bietet umfassende Dienstleistungen für die Untersuchung der allosterischen Regulation von Enzymen an und ermöglicht es Forschern, die Mechanismen aufzudecken, durch die Enzyme jenseits ihrer aktiven Zentren moduliert werden. Durch fortschrittliche kinetische Analysen, strukturelle Interpretation und modernste Assay-Plattformen liefern wir zuverlässige Einblicke in kooperative Wechselwirkungen, regulatorische Signalwege und molekulare Mechanismen, die die Enzymfunktion steuern. Unsere Dienstleistungen sind darauf ausgelegt, die pharmazeutische Wirkstoffforschung, das Enzym-Engineering und die grundlegende Enzymologie zu unterstützen, indem wir präzise und reproduzierbare Daten zur allosterischen Regulation bereitstellen.

Verständnis der allosterischen Regulation

Die allosterische Regulation ist ein grundlegendes Prinzip der Enzymkontrolle in biologischen Systemen, bei dem die Bindung eines Effektormoleküls an einer von der aktiven Stelle verschiedenen Bindungsstelle die Aktivität des Enzyms verändert. Dieser Mechanismus ermöglicht es Zellen, den Stoffwechselfluss, Signalwege und die Energiehomöostase fein abzustimmen. Im Gegensatz zur klassischen Michaelis-Menten-Kinetik zeigen Enzyme, die der allosterischen Kontrolle unterliegen, nicht-hyperbolische, oft sigmoide kinetische Verläufe, die kooperative Bindungsereignisse und Konformationsänderungen widerspiegeln.

Die Untersuchung allosterischer Enzyme ist zentral für das Verständnis der Stoffwechselregulation, die Entwicklung neuartiger Therapeutika und das Engineering von Biokatalysatoren mit verbesserter Leistung. Allosterische Inhibitoren und Aktivatoren werden zunehmend als vielversprechende Wirkstoffziele erkannt, da sie ein höheres Maß an Spezifität, geringere Toxizität und die Möglichkeit bieten, die Enzymaktivität zu modulieren, ohne direkt mit Substraten zu konkurrieren.

Allosteric regulation of protein activity and function Abbildung 1. Schematische Darstellung der allosterischen Regulation der Proteinfunktion. (A) Konformationsänderungen an einer entfernten Stelle (rosa) werden über Aminosäurenetzwerke (kastanienbraun) weitergeleitet, um die funktionelle Stelle (orange) des interessierenden Proteins (grün) zu verändern. (B) Eine konstruierte Schalterdomäne (cyan) ermöglicht die Regulation der funktionellen Stelle durch einen nicht-nativen Stimulus. (Fauser et al ., 2022)

Vergleich: Klassische Enzymkinetik vs. Studien zur allosterischen Regulation

Merkmal	Klassische Enzymkinetik	Studien zur allosterischen Regulation
Hauptfokus	Substratbindung und Umsatz an der aktiven Stelle	Modulation der Enzymaktivität durch Effektoren an von der aktiven Stelle verschiedenen Bindungsstellen
Kinetisches Verhalten	Hyperbolische Michaelis-Menten-Kurven	Sigmoide oder nicht-hyperbolische Kurven, die Kooperativität widerspiegeln
Regulatorischer Einblick	Begrenzt; misst hauptsächlich die katalytische Effizienz	Offenbart kooperative Wechselwirkungen, Aktivatoren, Inhibitoren und Konformationsänderungen
Typische gemessene Parameter	K _m , V _max	Hill-Koeffizient, Substrat-Antwort-Kurven, Effektor-Antwort-Kurven, allosterische Konstanten
Anwendungen	Grundlegende Enzymologie, Substratspezifität, grundlegende Inhibitorstudien	Wirkstoffforschung, Analyse von Stoffwechselwegen, Enzym-Engineering, therapeutisches Targeting
Assay-Komplexität	Relativ unkompliziert	Komplexer; erfordert sorgfältiges Design, um Effektorwirkungen und Kooperativität zu erfassen

Unsere Serviceangebote

Service-Workflow

Workflow of allosteric regulation study services

Servicebeschreibung

Bei Creative Enzymes bieten wir spezialisierte Dienstleistungen im Bereich der allosterischen Regulationsstudien an, indem wir fortschrittliche Enzymkinetik mit modernen analytischen Techniken kombinieren, um die Mechanismen der allosterischen Modulation aufzuklären. Unsere Dienstleistungen umfassen:

Kinetische Charakterisierung

Detaillierte Analyse der kooperativen Substratbindung und der durch Effektoren induzierten Modulation.

Bestimmung des Hill-Koeffizienten

Quantitative Bewertung der Kooperativität in Enzymsystemen.

Effektor-Screening

Identifizierung von kleinen Molekülen oder natürlichen Liganden, die als allosterische Regulatoren wirken.

Mechanistische Studien

Untersuchung von Konformationsänderungen und wegspezifischer Regulation.

Individuelle Assays

Maßgeschneiderte experimentelle Designs für kundenspezifische Enzyme und Bedingungen.

Egal ob für mechanistische Enzymologie, Wirkstoffforschung oder industrielle Biokatalyse – unsere Dienstleistungen ermöglichen ein tieferes Verständnis der Enzymregulation und funktionellen Kontrolle.

Proben und Ergebnisse

Was Sie bereitstellen

Enzymproben (gereinigt oder teilgereinigt, mit Angaben zur Reinheit).
Substrate und bekannte oder potenzielle Effektormoleküle (oder Sie beauftragen uns mit der Bereitstellung).
Relevante Pufferbedingungen, Kofaktoren oder spezielle Anforderungen.
Forschungsziele (z. B. mechanistische Einblicke, Wirkstoffforschung, Enzym-Engineering).

Was Sie erhalten

Optimierte experimentelle Assaysysteme, zugeschnitten auf das Zielenzym.
Hochwertige kinetische Datensätze, einschließlich sigmoider Bindungskurven und Effektor-Antwortprofile.
Umfassende Analyse der Kooperativität und allosterischen Modulation.
Grafische Ausgaben (Geschwindigkeits-Substrat-Plots, Hill-Plots, Dosis-Wirkungs-Kurven).
Einen detaillierten Abschlussbericht mit fachkundiger Interpretation und Empfehlungen für weitere Forschung oder Anwendung.

Kontaktieren Sie unser Team

Vorteile der Wahl von Creative Enzymes

Expertise in allosterischen Mechanismen

Jahrzehntelange Erfahrung in der Enzymologie mit Fokus auf regulatorische Kinetik.

Fortschrittliche Instrumentierung

Hochpräzise Plattformen für kinetische und strukturelle Analysen.

Individuelle Lösungen

Assays, die auf spezifische Enzyme, Substrate und Effektoren zugeschnitten sind.

Hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit

Strenge Qualitätskontrolle und validierte Protokolle.

Breite Anwendungsbereiche

Geeignet für pharmazeutische Forschung, industrielle Biotechnologie und akademische Studien.

Umfassender Kundensupport

Engagiertes wissenschaftliches Team für Projektberatung und Unterstützung nach der Analyse.

Repräsentative Fallstudien

Fall 1: Unterschiedliche Rollen der Pfk-Isoenzyme bei der metabolischen Anpassung von Mtb

Diese Studie untersucht die metabolische Flexibilität von Mycobacterium tuberculosis (Mtb) durch die Charakterisierung seiner beiden Phosphofructokinase (Pfk)-Isoenzyme, Pfk A und Pfk B, die die Glykolyse regulieren. Unter Hypoxie steigt die Expression von pfkB, während pfkA abnimmt, was ihre unterschiedlichen Rollen widerspiegelt. Die biochemische Analyse zeigte, dass Pfk A eine höhere glykolytische Aktivität aufweist, aber stark durch überschüssige Substrate, Produkte und allosterische Regulatoren gehemmt wird. Im Gegensatz dazu zeigt Pfk B eine geringere Aktivität, widersteht jedoch der Hemmung und katalysiert einzigartig die umgekehrte gluconeogenetische Reaktion. Diese Eigenschaften deuten darauf hin, dass Pfk B die Glykolyse und Gluconeogenese aufrechterhält, wenn Pfk A unterdrückt ist, was eine für das Überleben von Mtb in nicht-replizierenden Zuständen entscheidende metabolische Anpassung hervorhebt.

Enzyme kinetics of Pfk A with phosphoenolpyruvate (PEP) showing allosteric effects Abbildung 2. Grafische Zusammenfassung des allosterischen Modells und der Enzymkinetik. (Snášel et al ., 2021)

Fall 2: Molekularer Mechanismus der BAP1-Aktivierung durch ASXL2

Diese Studie untersucht die molekulare Grundlage der BAP1-Aktivierung durch ihren obligaten Partner ASXL2. BAP1, eine Deubiquitinase, verliert in Krebszellen durch Mutationen, die ihre katalytische UCH- oder ULD-Domäne betreffen, ihre Funktion, wobei letztere die Bindung von ASXL2 stört. Mithilfe von Molekulardynamik, ITC, GST-Pulldown- und Biosensor-Assays zeigen die Forscher, dass BAP1 und ASXL2 direkt und stabil interagieren. Die ASXL2-AB-Box stimuliert die BAP1-Aktivität signifikant und bildet einen stabilen ternären Komplex mit den BAP1-UCH- und ULD-Domänen. Die Stöchiometrieanalyse ergab eine 1:1-Interaktion zwischen ULD und AB, während kinetische Studien eine schnelle Assoziation und langsame Dissoziation zeigten, was bestätigt, dass ASXL2 die enzymatische Funktion von BAP1 direkt reguliert.

Kinetic analysis of BAP1 deubiquitinase regulated by ASXL1/2-mediated allosteric interactions Abbildung 3. Aktivität von BAP1- und BAP1-UCH-Proteinen, bestimmt durch Spaltung von Ubiquitin-7-amido-4-methylcoumarin (Ub-AMC). (Peng et al ., 2021)

FAQs

F: Warum sollte man die allosterische Regulation anstelle der klassischen Enzymkinetik untersuchen?

A: Die allosterische Regulation liefert Einblicke, wie Enzyme in ihrer natürlichen Umgebung kontrolliert werden. Im Gegensatz zu klassischen Modellen zeigen diese Studien kooperative Verhaltensweisen und Modulationen durch Effektoren, die sowohl für die Grundlagenforschung als auch für das therapeutische Targeting zentral sind.
F: Welche Techniken werden in allosterischen Studien üblicherweise eingesetzt?

A: Wir verwenden Steady-State- und Pre-Steady-State-Kinetik, Hill-Koeffizienten-Analyse, Dosis-Wirkungs-Assays und bei Bedarf strukturelle Techniken in Zusammenarbeit mit Partnern.
F: Muss ich Effektormoleküle bereitstellen?

A: Wenn verfügbar, empfehlen wir unseren Kunden, interessante Effektormoleküle bereitzustellen. Unser Team kann jedoch auch geeignete Effektoren beschaffen oder entwerfen, je nach Projektanforderungen.
F: Wie viel Enzymprobe wird benötigt?

A: Die Probenmenge variiert je nach Assay, aber in der Regel sind mehrere Milligramm gereinigtes Enzym ausreichend. Eine genaue Anleitung erhalten Sie während der Projektplanung.
F: Wie lange dauert die Bearbeitung in der Regel?

A: Je nach Komplexität der Studie werden Projekte in der Regel innerhalb von 3–6 Wochen abgeschlossen, einschließlich Assay-Optimierung, Datenerfassung und Berichterstattung.

Referenzen:

Fauser J, Leschinsky N, Szynal BN, Karginov AV. Engineered allosteric regulation of protein function. Journal of Molecular Biology . 2022;434(17):167620. doi:10.1016/j.jmb.2022.167620
Peng H, Cassel J, McCracken DS, et al . Kinetic characterization of ASXL1/2-mediated allosteric regulation of the BAP1 deubiquitinase. Molecular Cancer Research . 2021;19(7):1099-1112. doi:10.1158/1541-7786.MCR-20-0080
Snášel J, Machová I, Šolínová V, Kašička V, Krečmerová M, Pichová I. Phosphofructokinases A and B from Mycobacterium tuberculosis display different catalytic properties and allosteric regulation. IJMS . 2021;22(3):1483. doi:10.3390/ijms22031483

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Nur für Forschung und industrielle Verwendung, nicht für den persönlichen medizinischen Gebrauch.

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