構造生物化学/タンパク質機能/結合部位/協同性

MWCモデルや対称モデルとしても知られるヘモグロビンの協奏モデルは、酸素結合における協同性や、同一のサブユニットからなるタンパク質の転移を説明するために使われる。 このモデルでは、ヘモグロビンのT状態とR状態という2つの状態に着目している。 ヘモグロビンのT状態は、デオキシヘモグロビンの状態であるため、より緊張した状態であり、R状態は、オキシヘモグロビンの状態であるため、よりリラックスした状態である。 T状態はサブユニット間の相互作用により拘束されているのに対し、R状態は酸素結合能力により柔軟性を持っている。 ある部位で酸素が結合すると、他の活性部位での結合親和性が高くなる。 したがって、ヘモグロビンの協奏モデルでは、ある活性部位に酸素が結合すると、他の活性部位に他の酸素が結合する確率が高くなることを示している。 協奏モデルでは、T状態にあるヘモグロビンの酸素結合部位は、R状態に変換する前にすべて結合していなければならない。 これはR状態からT状態への変換においても同様で、完全な変換が行われる前に、結合していた酸素がすべて放出されなければならない。 酸素の負荷の度合いによって、T状態とR状態の間に平衡が存在する。 この平衡は、T状態（酸素が結合していない状態）を強く好む状態から、R状態（酸素が完全に結合している状態）を強く好む状態へと移行する。 全体として、酸素が結合していると、平衡はR状態にシフトする。 つまり、酸素濃度が高いときにはR状態が優勢になり、酸素濃度が低いときにはT状態が優勢になるのである。 2,3-BPGのようなヘモグロビンのアロステリックエフェクターは、阻害剤なのか促進剤なのかによって、平衡をT状態へシフトさせたり遠ざけたりすることで機能する。 このモデルと逐次モデルは、RとTの遷移の極端なケースを表示しています。 実際のシステムでは、ヘモグロビンの挙動を説明するために、両方のモデルからの特性が必要となる。

協力性の逐次モデル編集

逐次モデル：サブユニットの構造変化が他のものに同様の変化を引き起こすような形でつながってはいない。 すべての酵素のサブユニットが同じコンフォメーションである必要はない。 逐次モデルとは、基質分子は誘導された嵌め合いによって結合するというものである。 例 ヘモグロビンでは、酸素が各モノマーに結合すると、4つのモノマーが一度に1つずつコンフォメーション（R状態）を変化させる。 これにより、ヘモグロビンはR状態のモノマーとT状態のモノマーを持つことができる。

ヘモグロビンの順次モデルは、酸素の結合に関わる協同性を説明するものである。 このモデルは、活性部位のある部位で結合が起こった後、タンパク質の周囲の他の部位での結合親和性も増加するという概念に従っている。 したがって、基質濃度対反応速度のプロットは、シグモイド型になる。 このような協同性があるため、Michaelis-Menten Kineticsには従わない。 このモデルとconcertedモデルの違いは、T状態が一度にR状態に変換される必要がないことである。 このモデルでは、リガンドは結合しているサブユニットのコンフォメーションを変化させ、隣接するサブユニットの変化を誘起する。 逐次モデルでは、分子全体の状態がT状態のみ、あるいはR状態のみである必要はない。 単に、すべての結合部位が同じ状態になるまで、それぞれの結合部位が近傍の結合部位に影響を与えるだけである。 逐次モデルも協奏モデルも、ヘモグロビンの性質を完全に説明するものではない。 両方のモデルの特性が実際のシステムで現れている。