Modelo Monod-Wyman-Changeux

En bioquímica, el modelo monod - wyman -changeux ( modelo MWC , también conocido como el modelo de simetría ) describe transiciones alostéricas de proteínas compuesto por subunidades idénticas. Fue propuesto por Jean-Pierre Changeux en su tesis doctoral, y descrito por Jacques Monod, Jeffries Wyman y Jean-Pierre Changeux. Contrasta con el modelo secuencial y la presentación del sustrato.

El concepto de dos estados simétricos distintos es el postulado central del modelo MWC. La idea principal es que las proteínas reguladas, como muchas enzimas y receptores, existen en diferentes estados interconvertibles en ausencia de cualquier regulador . La relación de los diferentes estados conformacionales está determinada por el equilibrio térmico. Este el modelo se define por las siguientes reglas:

1. Una proteína alosterica es un oligómero de protomadores que están simétricamente relacionados (para la hemoglobina, asumiremos, en aras de la simplicidad algebraica, que las cuatro subunidades son funcionalmente idénticas).
2. Cada protomer puede existir en (al menos) dos estados conformacionales, designados T y R; estos estados están en equilibrio, ya sea ligando o no está ligando al oligómero.
3. El ligando puede unirse a un protomer en cualquiera de las conformación. Sólo el cambio conformacional altera la afinidad de un protomer para el ligand. Los reguladores simplemente cambian el equilibrio hacia un estado u otro. Por ejemplo, un agonista estabilizará la forma activa de un receptor farmacológico. Fenomenológicamente, parece como si el agonista provocaciones la transición conformacional. Una característica crucial del modelo es la disociación entre la función de unión (la fracción de proteína ligada al regulador), y la función estatal (la fracción de proteína bajo el estado activado), cf abajo. En los modelos se dice de "inducido-fit", esas funciones son idénticas.

En el modelo histórico, cada unidad alostérica, llamada protómero (generalmente se supone que es una subunidad), puede existir en dos estados conformacionales diferentes, designados ' R ' (por relajado) o ' T ' (por tiempo) estados. En cualquier molécula, todos los protómeros deben estar en el mismo estado. Es decir, todas las subunidades deben estar en el estado R o T. Las proteínas con subunidades en diferentes estados no están permitidas por este modelo. El estado R tiene una mayor afinidad por el ligando que el estado T. Debido a eso, aunque el ligando puede unirse a la subunidad cuando está en cualquier estado, la unión de un ligando aumentará el equilibrio a favor del estado R.

Dos ecuaciones se pueden derivar, que expresan la ocupación fraccional del sitio de unión ligando (${\displaystyle {\bar}}$) y la fracción de las proteínas en el estado R (${\displaystyle {\bar {R}}}$):

$${\displaystyle {\bar}={\frac} {Lc\alpha \cdot (1+c\alpha)^{n-1}+\alpha \cdot (1+\alpha)^{n-1}{(1+\alpha)^{n}+L\cdot (1+c\alpha)}}}}}}}}}}}}}}$$

$${\displaystyle {\bar {R}={\frac {(1+\alpha)}{n}{(1+\alpha)^{n}+L\cdot (1+c\alpha)}}}}}}}}$$

Donde ${\displaystyle L=[T]_{0}/[R]_{0}$ es la constante alosterica, que es la proporción de proteínas en los estados T y R en ausencia de ligando, ${\displaystyle c=K_{R}/K_{T}$ es la relación de las afinidades de los estados R y T para el ligand, y ${\displaystyle \alpha =[ X.$, la concentración normalizada de ligando. No es inmediatamente obvio que la expresión ${\displaystyle {\bar}}$ es una forma de la ecuación de Adair, pero de hecho lo es, como se puede ver multiplicando las expresiones entre paréntesis y comparando los coeficientes de poderes de ${\displaystyle \alpha }$ con correspondiente ${\displaystyle K}$ coeficientes en la ecuación de Adair.

Este modelo explica las propiedades de unión sigmoidal (es decir, cooperatividad positiva) como el cambio en la concentración de ligando sobre una pequeña gama dará lugar a un gran aumento en la proporción de moléculas en el estado R, y así conducirá a una alta asociación del ligando a la proteína. No puede explicar la cooperación negativa.

El modelo MWC resultó muy popular en enzimología y farmacología, aunque se ha demostrado que es inapropiado en un cierto número de casos. El mejor ejemplo de una aplicación exitosa del modelo es la regulación de la función de la hemoglobina. Varios autores han propuesto extensiones del modelo para redes de proteínas. Edelstein argumentó que el modelo MWC daba una mejor explicación de los datos de hemoglobina que el modelo secuencial. Él y Changeux aplicaron el modelo a la transducción de señales. Changeux ha hablado del estado del modelo después de 50 años.