Quantitative Aspects of Allosteric Mechanisms

هدف این رساله خلاصه کردن ویژگی های اساسی است که رفتار سیستم های نظارتی را مشخص می کند. ابتدا قوانینی را که بر اتصال لیگاند در شرایط ترمودینامیکی حاکم هستند بحث می کنیم. پدیده‌های اصلی تعاونی و آلوستریک در شرایط ترمودینامیکی بدون در نظر گرفتن هر مدل خاصی توصیف می‌شوند. سپس مدل های مولکولی توسعه یافته توسط Monod، Wyman و Changeux و توسط Koshland، Nemethy و Filmer به تفصیل ارائه شده است. بر تجزیه و تحلیل ضریب هیل و معنای آن هم از نظر ترمودینامیکی و هم از نظر دو مدل آلوستریک تأکید ویژه ای شده است: مدل هماهنگ مونود، وایمن و چانگوکس و مدل ترتیبی کوشلند، نمتی و فیلمر. انواع خاصی از تعاونی‌ها با جزئیات مورد بحث قرار می‌گیرند، یعنی همکاری ناشی از ارتباط یا تفکیک پروتئین جفت شده با لیگاند، حیات همکاری منفی و واکنش‌پذیری نیمی از سایت‌ها. فضای کمی گسترده‌تر به بحث همکاری منفی و واکنش‌پذیری نیمی از سایت‌ها اختصاص داده شد، زیرا وجود این پدیده‌ها و اهمیت بیولوژیکی احتمالی آنها کمتر از همکاری مثبت دانش رایجی است. این تک نگاری سعی نمی کند مروری بر نمونه های خاصی باشد که بر اساس یک مدل یا مدل دیگر تحلیل شده اند. در عوض، تلاش شده است تا ابزار کمی برای تحلیل هر سیستم نظارتی خاص در اختیار خواننده قرار گیرد. در آخر، من می خواهم از پروفسور F. W. Dahlquist از موسسه زیست شناسی مولکولی، دانشگاه اورگان (یوجین) و پروفسور D. E. Koshland Jr.

The aim of this monograph is to summarize the essential features which characterize the behavior of regulatory systems. Firstly we discuss the laws which govern ligand binding in thermodynamic terms. The basic cooperative and allosteric phenomena are des­ cribed in thermodynamic terms without assuming any particular mo­ del. Then the molecular models developed by Monod, Wyman and Changeux and by Koshland, Nemethy and Filmer are presented in detail. Special emphasis has been given to the analysis of the Hill coefficient and its meaning both in thermodynamic terms and in terms of the two allosteric models: the concerted model of Monod, Wyman and Changeux and the sequential model of Koshland, Nemethy and Filmer. Special types of cooperativities are dis­ cussed in some detail namely, cooperativity stemming from ligand­ coupled protein association or dissociation, negative cooperati­ vity and half-of-the-sites reactivity. A slightly extended space was devoted to the discussion of negative cooperativity and half­ of-the-sites reactivity, since the existence of these phenomena and their possible biological importance is less of a common knowledge than positive cooperativity. This monograph does not attempt to be a review of specific examples analyzed according to one model or another. Rather, an attempt is made to provide the reader with the quantitative tools to analyze any specific regulatory system. Last but not least, I would like to thank Prof. F. W. Dahlquist from the Institute of Molecular Biology, the University of Oregon (Eugene) and Prof. D. E. Koshland, Jr.