Теорията за индуцираното прилягане произхожда от Koshland и съответства на разширение на принципа за заключване и ключ, който предполага, че анатомичните структури си пасват. Induced-fit се отнася до ензими като кинази, които променят конформацията си, за да образуват ензимно-лиганден комплекс. При ензимните дефекти принципът на индуцирано прилягане може да бъде повлиян от смущения.
Какво е индуцирано прилягане?
Има обвързваща специфичност между ензими и основи. Тази специфичност на обвързването предполага принципа на заключване и ключ. Налице е специална форма на принципа на заключване и ключ с индуцирано прилягане. Много процеси в тялото функционират според принципа заключване и ключ или ръка в ръкавица. Това се отнася например за съчленени ставите. Ставата глава зацепва се в съединителната муфа като ключ в ключалка или ръка в ръкавица. Вратата не се отваря, докато ключът не попадне точно в ключалката. В същия контекст определени функции на тялото се отварят само когато структурите съвпадат точно. Специална форма на принципа за заключване е Induced-fit. Това е теория за образуването на протеин-лигандни комплекси, като ензимно-субстратен комплекс в контекста на ензимно катализирани реакции. Даниел Е. Кошланд се смята за първия, който описва теорията и за пръв път я постулира през 1958 г. За разлика от принципа за заключване и ключ, теорията за индуцираното прилягане не приема две статични структури. По този начин, особено в случай на протеин-лигандни комплекси, само конформационна промяна на участващия протеин трябва да позволи на комплекса да се образува. Koshland смята, че лигандът и протеинът или по-добрият ензим са динамични и говори на взаимодействие, което кара двамата партньори, заради сложното формиране, да претърпят конформационна промяна.
Функция и задача
Има обвързваща специфичност между ензими и основи. Тази специфичност на обвързването предполага принципа на заключване и ключ. Всеки ензим носи активно място. Този център е оформен така, че да образува комплекс с лиганд по начин, който се вписва почти идеално в пространствената форма на субстрата, предназначен за него. В много ензими обаче съответното активно място присъства в не толкова перфектна форма, стига да не е свързано със субстрат. Това наблюдение изглежда противоречи на принципа „заключване и ключ“, тъй като в случай на ензими и техните лиганди изглежда, че първо се получава съвпадение на формата. По този начин, веднага след като ензимът се прикрепи към лиганд, междумолекулен взаимодействия се индуцират. Тези взаимодействия на междумолекулно ниво предизвикват конформационна промяна на ензима. Конформацията се отнася до различните възможности за подреждане на отделни атоми на молекула, които са резултат от просто въртене около оста. По този начин конформационната промяна на ензимите съответства на промяна в пространственото им подреждане молекули и е това, което на първо място позволява образуването на ензимно-субстратен комплекс. Например, хексокиназата катализира като ензими първата стъпка на гликолиза. Веднага след като тези ензими се натъкнат на субстрата гликоза, може да се наблюдава индуцирано нападение по смисъла на образуването на „индуцирано нападение“. Ензимът хексокиназа фосфорилира своя лиганд гликоза до глюкоза-6-фосфат с консумацията на АТФ. Структурата на вода прилича на този в алкохолната група на атома С6, който ензимът фосфорилира по време на реакцията. Поради малкия си размер, вода молекули може да се прикрепи към активното място на ензима, така че ще се получи хидролиза на АТФ. Индуцираното прилягане обаче позволява на хексокиназата да катализира гликоза конверсия с висока специфичност, така че хидролизата на АТФ трябва да се извършва в малък мащаб. По този начин, с механизма за индуцирано прилягане, специфичността на субстрата се увеличава. Принципът се наблюдава особено при киназите в човешкия организъм. Индуцираното прилягане не се прилага за всеки лиганд-рецепторен комплекс, тъй като в много случаи има естествени ограничения на конформационната промяна и на двамата партньори.
Болести и разстройства
Нарушен е принципът на индуцирано прилягане при различни ензимни дефекти. В фенилкетонуриянапример ензимите са ограничени в своята активност или се провалят напълно. Това обикновено се дължи на генетичен дефект. В фенилкетонурия, ензимът фенилаланин хидроксилаза е дефектен. Фенилаланинът вече не се превръща в тирозин и се натрупва съответно. Произвеждат се невротоксични вещества, така че в допълнение към психичните забавяне, пациентите имат тенденция към припадъци. Ензимните дефекти обикновено са генетично обусловени и са причинени от дефектно кодирана аминокиселинна последователност в ДНК. Метаболитните заболявания, причинени от ензимни дефекти и такъв нарушен принцип на индуцирано прилягане, са известни като ензимопатии. Пируват киназни дефекти присъстват, например, в дефектно кодиращ PKLR ген, Това ген се намира върху генния локус 1q22 на хромозома 1. Различни мутации са известни от алела PKLR на пируват киназа, които се проявяват като дефекти в R формата. Болестта й се нарича от своя страна гликогеноза тип VI и принадлежи към групата на заболяванията за съхранение на гликоген. Това е автозомно рецесивно или X-свързано наследствено метаболитно разстройство поради ензимни дефекти. По-точно, причината се крие в различни ензимни дефекти на фосфорилаза киназната система в рамките на черен дроб и мускулите. В този контекст са известни например X-свързаният фосфорилаза-b-киназен дефект в черен дроб, дефектът на чернодробната фосфорилаза при автозомно-рецесивно наследяване и комбинираната недостатъчност на фосфорилаза-b-киназата в черния дроб и мускулатурата. В контекста на черен дроб фосфорилаза, причинителните мутации са локализирани в PYGL ген и по този начин са разположени в хромозома 14q21 до q22. Комбинираният дефицит на чернодробно-мускулна фосфорилаза е свързан с мутации в гена PHKB в локус 16q12-q13. Причинителни мутации в гена PHKA2 в локуса Xp22.2-p22.1 са идентифицирани за дефекта на X-свързаната чернодробна фосфорилаза киназа. Други гликогенози също могат да премахнат или усложнят индуцирания ефект на съответната киназа.
