Examkin

Soru

Zorluk: ZorKollajen Sentezi ve Yapısı

Kollajen sentezinde prolin kalıntılarının hidroksilasyonunu katalizleyen prolil 4-hidroksilaz enzimi, normal katalitik döngüsünde α\alpha-ketoglutarat ve O2O_{2} kullanır. Ancak enzimin, ortamda peptid substratı bulunmadığı durumlarda da α\alpha-ketoglutaratı dekarboksillemeye devam ettiği ('eşleşmemiş reaksiyon' / uncoupled reaction) bilinmektedir. Bu eşleşmemiş reaksiyon sonucunda enzimin inaktive olmasının temel nedeni ve aktivitenin geri kazanılması için gereken biyokimyasal mekanizma aşağıdakilerden hangisidir?

  1. Aktif merkezdeki Fe2+Fe^{2+} iyonunun Fe3+Fe^{3+} formuna yükseltgenmesi; askorbik asit (C vitamini) aracılığıyla tekrar indirgenmeCevap
  2. B
    Süksinatın aktif merkeze geri dönüşümsüz olarak bağlanması; piridoksal fosfat (B6 vitamini) yardımıyla eliminasyon
  3. C
    Enzim proteininin tersiyer yapısındaki disülfid bağlarının kopması; indirgenmiş glutatyon ile yeniden düzenlenme
  4. D
    Proline özgü bağlanma bölgesinin yanlışlıkla glikozillenmesi; NAD+NAD^{+} bağımlı bir glikozidaz ile aktivasyon
  5. E
    Aktif merkezdeki bakır (Cu2+Cu^{2+}) atomunun serbest radikallerce tutulması; biyotin desteği ile mineral değişimi

Cevap

Eşleşmemiş reaksiyon sırasında aktif merkezdeki demir iyonunun Fe2+Fe^{2+}'den Fe3+Fe^{3+}'e yükseltgenmesi enzimi inaktive eder; askorbik asit bu demiri tekrar indirgeyerek enzimi aktive eder.
Doğru cevap, enzimin prolin yokluğunda α\alpha-ketoglutaratı parçalaması sonucu aktif merkezindeki demirin Fe3+Fe^{3+}'e yükseltgenerek inaktive olduğunu ve C vitamininin bu demiri tekrar Fe2+Fe^{2+} formuna indirgeyerek enzimi işlevsel hale getirdiğini ifade etmektedir. Bu durum, skorbüt hastalığında kollajen sentezinin neden durduğunu açıklayan temel moleküler mekanizmadır.

Adım Adım Çözüm

1
Prolil hidroksilazın normal katalitik döngüsünü incele.
Normalde α\alpha-ketoglutarat dekarboksillenirken bir oksijen atomu proline, diğeri süksinata gider; demir Fe2+Fe^{2+} olarak kalır.
Enzimin sürekliliği için aktif merkezdeki metalin oksidasyon basamağı korunmalıdır.
2
Eşleşmemiş (uncoupled) reaksiyon durumunu analiz et.
Ortamda prolin içeren peptid yoksa, α\alpha-ketoglutarat yine de dekarboksillenir ancak açığa çıkan enerji/oksijen demiri Fe3+Fe^{3+}'e yükseltger.
Alıcı bir substrat (prolin) olmadığında reaksiyon enerjisi enzimin kendi metal atomu üzerinde harcanır.
3
Aktivasyon için C vitamininin (askorbat) rolünü belirle.
Askorbat, inaktif Fe3+Fe^{3+}-enzim kompleksine elektron vererek demiri Fe2+Fe^{2+} formuna indirger.
Askorbatın kollajen sentezindeki temel biyokimyasal görevi bir 'redükte edici ajan' (reducing agent) olarak enzimi reaktive etmektir.

Anahtar Kavram

Askorbik asidin kollajen sentezindeki spesifik rolü: Prolil hidroksilazın 'eşleşmemiş' reaksiyonlar sonucu oluşan inaktif Fe3+Fe^{3+} formunu indirgeyerek reaktive etmektir.

İpuçları

1
C vitamininin kollajen sentezindeki görevi hidrojen vericiliği yaparak bir metal atomunun oksidasyon basamağını değiştirmektir.
2
Prolil hidroksilaz enzimi aktif merkezinde demir (Fe2+Fe^{2+}) bulundurur. Eşleşmemiş reaksiyon bu demiri pasif form olan Fe3+Fe^{3+}'e çevirir.
3
Skorbüt hastalığında kollajen sentezinin bozulma sebebi, hidroksilaz enzimlerinin 'eşleşmemiş' reaksiyonlar sonrası C vitamini eksikliği nedeniyle tekrar aktif hale getirilememesidir.

Daha Fazla Pratik

Lizil oksidaz enziminin bakır bağımlılığını ve Menkes sendromu ile ilişkisini inceleyerek kollajen sentezindeki metal gereksinimlerini karşılaştırın.
Tahmini Süre:2m 0s
Bu soruyu puanla

Konular

Kollajen Sentezi ve Yapısı

Bu konudan daha fazla soru