substrateselectiviteit

Substrateselectiviteit verwijst naar de voorkeur van een enzym of een transporteiwit om met een specifiek substraat te interageren en dit om te zetten of te transporteren, in tegenstelling tot andere substraten. Deze selectiviteit bepaalt welke reacties in een cel voorkomen en hoe metabole routes verlopen.

Er bestaan verschillende vormen van substrateselectiviteit. Absolute specificiteit betekent dat een enzym slechts één substraat aanvaardt. Groepspecificiteit verwijst naar substraten die chemisch verwant zijn en door hetzelfde eiwit kunnen worden herkend. Regiospecificiteit duidt op binding of verwerking op een specifieke positie in een molecuul. Stereospecificiteit betekent dat uitsluitend een enantiomeer of bepaalde stereoisomeren worden omgezet. Enkele eiwitten tonen ook chemische selectiviteit, waarbij alleen substraten met specifieke functionele groepen worden omgezet.

De mechanismen achter substrateselectiviteit hangen samen met de compatibiliteit tussen substrate en de actieve site van het eiwit. Belangrijke factoren zijn de vorm en lading van de bindingruimte, interacties met functionele groepen en mogelijke indukte-fits. Overgangstoestandsstabilisatie en cofactoren kunnen de affiniteit en de katalische efficiëntie versterken. Omgevingscondities zoals pH, temperatuur en ionsterkte beïnvloeden eveneens de selectiviteit.

Metingen van substrateselectiviteit omvatten kinetische analyses zoals Km en Vmax, en de kcat/Km-waarde die de efficiëntie bij lage substrateconcentraties weergeeft. Voorbeelden zijn enzymen die glucose specifieke omzettingen uitvoeren, en proteases die substraten herkennen op basis van aminozuurvolgorde of bindingpositie. Substrateselectiviteit is cruciaal voor metabolisme, geneesmiddelmetabolisme en biotechnologische toepassingen, en kan worden gemanipuleerd bij engineering van enzymen en transporters.