Какова правильная модель комплементарности фермент-субстрат?

Это верно для всех связываний с белками, а также для частного случая взаимодействия фермент-субстрат:

Некоторые белки более динамичны, чем другие: некоторые имеют только одну или две общие конформации и в остальном относительно непластичны. Примером может служить рецепторная тирозинкиназа, такая как Kit (или CD117, или рецептор фактора роста тучных стволовых клеток, как бы вы ее ни называли), которая имеет очень стабильную структуру и связывает свои субстраты в режиме замка и ключа.

Другие, например p53 (не фермент), обладают гораздо большей структурной пластичностью - даже до такой степени, что они в основном неупорядочены, когда не связаны. Они, как правило, являются индуцированными связывателями приспособления (других белков, а не каталитических субстратов) и часто используют это для связывания более широкого круга возможных мишеней, чем белки блокировки и ключа.

Дело в том, что это континуум между замком и ключом <-----> индуцированной подгонкой, а не дискретными классами, по которым можно сортировать белки.

Обе модели верны в зависимости от того, как вы описываете механизмы катализа. Как упоминал @Blues, белки очень динамичны. Таким образом, белок примет как несвязанное активное состояние, показанное в модели индуцированного соответствия, так и комплементарную форму, показанную в модели замка и ключа.

(извините, поскольку это единственная цифра, которую я смог найти для объяснения этой концепции). Используя приведенное выше описание, модель индуцированной подгонки (E) изменит свою структуру на модель ES. В модели замка и ключа состояние E будет эквивалентно состоянию ES. Согласно приведенному ниже рисунку, это означает, что состояние ES всегда существует, но, поскольку его свободная энергия на несколько килокалорий выше, это состояние редко наблюдается. Термодинамически это означает, что «замок» всегда существует, но это нестабильная конфигурация. Когда в систему добавляется субстрат, он стабилизирует замок и термодинамически благоприятствует состоянию E S.

Короче говоря, модель индуцированного соответствия является хорошим объяснением того, как ферменты переходят в активное состояние, но в зависимости от того, как вы представляете механизм, вы всегда видите модель «замок-ключ» (по крайней мере, согласно моему профессору энзимологии). К сожалению, большинство учебников по биохимии продолжают преподавать с использованием модели индуцированного соответствия, поскольку эту концепцию гораздо легче понять, учитывая большинство студентов; понимание статистической термодинамики выпускниками 1-го курса.

Модель индуцированной подгонки более уместно использовать для понимания механизмов субстратной специфичности. Как намекнул ваш профессор, ферменты будут выполнять свою функцию в механизме «замок-ключ». Это верно для многих сериновых протеаз, которые ведут одну и ту же реакцию. Однако субстратная специфичность может быть реализована за счет дестабилизации комплекса E*S, что в значительной степени связано с состоянием E.