conformaatiomuutoksia

Conformaatiomuutokset ovat makromolekyylin kolmiulotteisen rakenteen muutoksia, jotka vaikuttavat molekyylin toimintaan ilman että primaarisekvenssi muuttuu. Ne koskevat yleisimmin proteiineja ja nukleiinihappoja, ja ne voivat ulottua pienistä sivuketjujen järjestäytymisen muutoksista suurten domainien liikuttamiseen tai kokonaisrakenteen uudelleenjärjestäytymiseen.

Syyt ja mekanismit vaihtelevat, mutta tärkeimmät tekijät ovat ligandin sitoutuminen, fosforylaatio, pH- tai lämpötilamuutokset sekä mekaaninen rasitus. Conformaatiomuutokset ovat usein osa allosteeristä säätelyä, jossa rakenteen yksi osa vaikuttaa toisen osan toimintaan. Kaksi yleisintä mekanismia ovat induced fit -malli, jossa sitoutuminen saa rakenteen muotoutumaan, sekä conformational selection -malli, jossa olemassa olevista konformaatioista valitaan sopiva tila sitoutumaan.

Merkittäviä vaikutuksia ovat entsyymien katalyysi, signaalinvälitys sekä molekyylien tunnistaminen ja komplekseihin kuuluminen. Esimerkkejä ovat hemoglobiinin hapen sitoutumisen yhteydessä tapahtuva T- ja R-tilan muutos sekä useiden reseptorien, kuten GPCR-proteiinien, aktivoituminen. DNA:n ja RNA:n konformaatioilla on myös tärkeä rooli genomin säätelyssä ja ilmentymisessä.

Tutkimuksessa käytetään monia tekniikoita konformaatiomuutosten tutkimukseen: röntgenkristallografiaa, NMR-spektroskopiaa, cryo-elektronimikroskopiaa sekä FRET-tekniikoita ja molekulaaridynamiikkaa. Nämä menetelmät voivat tarjota sekä yksittäisten tilojen kuvia että dynaamista käsitystä konformaaristen tilojen jakautumisesta ja vaihtumisesta.

Ilmenee, että konformaatiomuutokset ovat keskeisiä sekä normaalin fysiologian että sairauksien mekanismeissa. Virheet konformaatiossa voivat johtaa misfoldingiin ja proteiinien aggregoitumiseen, liittyen muun muassa Alzheimerin ja Parkinsonin tautiin. Niiden ymmärrys on keskeistä lääkkeiden suunnittelussa sekä proteiinien ja bioteknologisten sovellusten kehittämisessä.