Formación del complejo Proteína-ligando

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Como ya se ha comentado, el ligando se une a una zona específica de la proteína conocida como "sitio de unión del ligando". La especificidad en la unión del ligando a la proteína resultó sorprendente desde el primer momento en el que se empezó a estudiar este fenómeno; resultaba difícil de entender la extraordinaria capacidad de una proteína para discriminar entre dos moléculas muy similares; por ejemplo, entre dos azúcares isómeros.

Emil Fischer propuso a finales del siglo XIX que la unión es del tipo "llave y cerradura", es decir, que las formas del sitio de unión y del ligando son estrictamente complementarias.

En 1958 Daniel Koshland refinó este concepto, proponiendo que en la fase inicial de la unión la complementariedad es relativamente pobre, pero que tras esa unión inicial la proteína sufre un cambio conformacional que "ajusta" la forma del sitio de unión a la del ligando. Es la hipótesis del "ajuste inducido".

Los datos estructurales de complejos proteína-ligando demuestran la validez de estas suposiciones. Por un lado la complementariedad en las formas del ligando y del sitio de unión es evidente, y por otra parte, también se han podido comprobar los cambios conformacionales que sufre una proteína al unir al ligando correspondiente.

Unión del inhibidor Ap5A (di-adenosin pentafosfato), en verde, a la enzima adenilato quinasa de E.coli. Observe como se cierra la "boca" de la enzima cuando se une el sustrato, encerrándolo casi totalmente.  Archivos pdb 1AKE (cerrada) y 4AKE (abierta). Una animación de los cambios conformacionales que sufre esta enzima (sin el ligando) se puede encontrar aquí: 

 http://portal.uni-freiburg.de/structbio/structuregallery/ak_folder/

modelo en jmol de esta interacción

La unión entre la proteína y el ligando es una asociación. Esto es, se basa exclusivamente en interacciones no covalentes que se establecen entre ambas moléculas: interacciones iónicas, fuerzas de van der Waals y enlaces de hidrógeno. La especificidad entre una proteína y un ligando se debe, precisamente, al establecimiento de estas fuerzas que requieren que los átomos que interaccionan estén muy próximos y con la orientación adecuada. Es decir, tiene que haber una complementariedad entre el sitio de unión y el ligando para que estas interacciones no covalentes sean tan intensas que su energía total sea suficiente para mantener unidas a ambas moléculas. 

 

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