ATCaseで説明するアロステリック制御
アロステリック制御は薬物の過剰摂取や副作用を軽減し薬理過程を微調整するために使うことができるため，主な薬物標的となっています．このモデルでは，アロステリック酵素のアスパラギン酸カルバモイルトランスフェラーゼ(ATCase)によって触媒される，ピリミジン合成の最初のステップである自然に発生するアロステリック反応を調べます．この例を実行するためには，ここからダウンロードできる無料のBioChem Modelicaライブラリが必要です．
モデル
ATCase はピリミジン合成プロセスの第一段階を触媒し，アデノシン三リン酸(ATP)，ウリジン三リン酸(UTP)，シチジン三リン酸(CTP)の影響を受けます．CTPも合成反応連鎖の最終生成物の一つであり，CTPまたはUTPがATPに比べて低すぎる場合は，それを補うためにATCaseの活性が高まります．ATCaseの活性は，酵素を緊張した低親和性状態から緩和した高親和性状態に移行させることによって制御されます．
ATCaseは，モデルの左側に緩和した状態(ATCase_R)と緊張した状態(ATCase_T)の2つの状態で表示される．
System Modelerにおける可視化
このモデルはSystem Modelerで構築されているため，視覚的表現となっています．
シミュレーション
分析する状態を選択し，酵素修飾子と酵素自体のスライダーを動かすことで，パラメータと初期条件がモデル内のさまざまな状態にどのように影響するかを調べます．プロットとグラフィカルインターフェースはダウンロード可能な資料で提供されます．
モデルのシミュレーション中にカルバモイルアスパラギン酸とアスパラギン酸が時間とともにどのように変化するかを示すプロット．観測状態は右側のメニューで切り替えることができる．
この分析方法はアロステリック制御の特性を理解することを目的とする場合に役立ちます．ATPの増加は，他の基質濃度に関係なく全体的な反応速度に影響するのでしょうか．UTPはCTPよりも大きく平衡に影響するのでしょうか．修飾子と基質に基づいて，時間の経過とともにATCaseが状態（緊張，緩和，酵素基質複合体）の間をどのように移動するかを調べると，アロステリック制御の概念を理解するのに役立ちます．
ATCaseが緊張状態，緩和状態，酵素基質複合体状態の間をどのように切り替るかを示すプロット．最初はATCaseはほぼ完全に複合体状態であるが，アスパラギン酸がなくなると緩和状態と緊張状態に戻る．
アロステリック制御を理解することは，医薬品の研究において不可欠です．なぜなら，アロステリック部位は主な薬物標的になり得るからです．第一に，アロステリック部位をターゲットとする医薬品は受容体の構造を調節し，特定の薬理学的反応を調整することができます．第二に，アロステリック医薬品とオルソステリックなリガンド結合間の協同性に制限があるため，過剰投与が回避され，潜在的な毒性作用が回避できます．第三に，オルソステリックリガンドの興味のないサブタイプとの中立的な協同性と，興味のあるサブタイプとの高い協同性だけを示すことで，さらなる選択性が達成できます．つまり，潜在的な医薬品の副作用が少なくなるのです．
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