Advertisements
Feeds:
Posts
Comments

Posts Tagged ‘quaternary structure’


Larry H. Bernstein, MD, FCAP, Interviewer, Curator

Leaders in Pharmaceutical Intelligence

Biochemical Insights of Dr. Jose Eduardo de Salles Roselino

https://pharmaceuticalintelligence.com/12/24/2014/larryhbern/Biochemical_
Insights_of_Dr._Jose_Eduardo_de_Salles_Roselino/

Biochemical Insights of Dr. Jose Eduardo de Salles Roselino

How is it that developments late in the 20th century diverted the attention of
biological processes from a dynamic construct involving interacting chemical
reactions under rapidly changing external conditions effecting tissues and cell
function to a rigid construct that is determined unilaterally by the genome
construct, diverting attention from mechanisms essential for seeing the complete
cellular construct?

Larry, I assume that in case you read the article titled Neo – Darwinism, The
Modern Synthesis and Selfish Genes that bares no relationship with Physiology
with Molecular Biology J. Physiol 2011; 589(5): 1007-11 by Denis Noble, you might
find that it was the key factor required in order to understand the dislodgment
of physiology as a foundation of medical reasoning. In the near unilateral emphasis
of genomic activity as a determinant of cellular activity all of the required general
support for the understanding of my reasoning. The DNA to protein link goes
from triplet sequence to amino acid sequence. That is the realm of genetics.
Further, protein conformation, activity and function requires that environmental
and micro-environmental factors should be considered (Biochemistry). If that
were not the case, we have no way to bridge the gap between the genetic
code and the evolution of cells, tissues, organs, and organisms.

  • Consider this example of hormonal function. I would like to stress in
    the cAMP dependent hormonal response, the transfer of information
    that 
    occurs through conformation changes after protein interactions.
    This mechanism therefore, requires that proteins must not have their
    conformation determined by sequence alone.
    Regulatory protein conformation is determined by its sequence plus
    the interaction it has in its micro-environment. For instance, if your
    scheme takes into account what happens inside the membrane and
    that occurs before cAMP, then production is increased by hormone
    action. A dynamic scheme  will show an effect initially, over hormone
    receptor (hormone binding causing change in its conformation) followed
    by GTPase change in conformation caused by receptor interaction and
    finally, Adenylate cyclase change in conformation and in activity after
    GTPase protein binding in a complex system that is dependent on self-
    assembly and also, on changes in their conformation in response to
    hormonal signals (see R. A Kahn and A. G Gilman 1984 J. Biol. Chem.
    v. 259,n 10 pp6235-6240. In this case, trimeric or dimeric G does not
    matter). Furthermore, after the step of cAMP increased production we
    also can see changes in protein conformation.  The effect of increased
    cAMP levels over (inhibitor protein and protein kinase protein complex)
    also is an effect upon protein conformation. Increased cAMP levels led
    to the separation of inhibitor protein (R ) from cAMP dependent protein
    kinase (C ) causing removal of the inhibitor R and the increase in C activity.
    R stands for regulatory subunit and C for catalytic subunit of the protein
    complex.
  • This cAMP effect over the quaternary structure of the enzyme complex
    (C protein kinase + R the inhibitor) may be better understood as an
    environmental information producing an effect in opposition to
    what may be considered as a tendency  towards a conformation
    “determined” by the genetic code. This “ideal” conformation
    “determined” by the genome  would be only seen in crystalline
    protein.
     In carbohydrate metabolism in the liver the hormonal signal
    causes a biochemical regulatory response that preserves homeostatic
    levels of glucose (one function) and in the muscle, it is a biochemical
    regulatory response that preserves intracellular levels of ATP (another
    function).
  • Therefore, sequence alone does not explain conformation, activity
    and function of regulatory proteins
    .  If this important regulatory
    mechanism was  not ignored, the work of  S. Prusiner (Prion diseases
    and the BSE crisis Stanley B. Prusiner 1997 Science; 278: 245 – 251,
    10  October) would be easily understood.  We would be accustomed
    to reason about changes in protein conformation caused by protein
    interaction with other proteins, lipids, small molecules and even ions.
  • In case this wrong biochemical reasoning is used in microorganisms.
    Still it is wrong but, it will cause a minor error most of the time, since
    we may reduce almost all activity of microorganism´s proteins to a
    single function – The production of another microorganism. However,
    even microorganisms respond differently to their micro-environment
    despite a single genome (See M. Rouxii dimorphic fungus works,
    later). The reason for the reasoning error is, proteins are proteins
    and DNA are DNA quite different in chemical terms. Proteins must
    change their conformation to allow for fast regulatory responses and
    DNA must preserve its sequence to allow for genetic inheritance.
Advertisements

Read Full Post »