TEMA 5-CONTROL ACTIVITAT ENZIMÀTICA-I

SAVE OFFLINE

Tema 5‐ Control de l’activitat enzimàtica - Mecanismes de regulació de l’activitat enzimàtica

- Models que expliquen cooperatiu i al·lostèric

el

caràcter

Mecanismes de regulació de l’activitat enzimàtica

Les reaccions bioquímiques són (han de ser)  regulables • Control de la disponibilitat d’enzim • Control de la disponibilitat de substrat • Regulació per modificacions covalents: - reversibles i irreversibles • Control de l’activitat per canvis conformacionals

Mecanismes de regulació de l’activitat enzimàtica

• En totes les reaccions catalitzades per E, la velocitat és funció de: – Substrat actiu – Enzim actiu

• La regulació de la reacció es pot fer per modificació de qualsevol dels dos: [E] i [S]

Mecanismes de regulació de l’activitat enzimàtica CONTROL PER LA [S] Isoenzims hexoquinasa glucosa + ATP  glucosa-6-fosfat + ADP

• Isoenzim IV - el trobem en el fetge Km glucosa = 10 mM • Isoenzims I-III - en diferents teixits Km glucosa = 40 μM [glucosa]sang=3(dejú)-10 (després de menjar) mM

Els isoenzims I-III treballaran quasi sempre a Vmax L’activitat de l’isoenzim IV serà sensible als canvis de [glucosa] en sang. En condicions de dejú baixarà la seva activitat, i en estat alimentat treballarà a 1/2 Vmax

Mecanismes de regulació de l’activitat enzimàtica CONTROL PER LA [E] Control de la síntesi i degradació dels enzims

No obstant, la resposta més ràpida s’aconsegueix modulant directament l’activitat de l’enzim.

Mecanismes de regulació de l’activitat enzimàtica Regulació de l’activitat covalents irreversibles

enzimàtica

per

modificacions

ACTIVACIÓ DE ZIMOGENS PER PROTEOLISI

REGULACIÓ PER MODIFICACIÓ COVALENT IRREVERSIBLE ACTIVACIÓ DE PROTEASES PANCREATIQUES A L’INTESTÍ

Secreció de zimògens per una cèl·lula acinar del pàncrees

REGULACIÓ PER MODIFICACIÓ COVALENT IRREVERSIBLE ACTIVACIÓ DE PROTEASES PANCREATIQUES A L’INTESTÍ

El tripsinogen pancreàtic s’activa mínimament a l’intestí prim per una enteropeptidasa secretada pel múscul intestinal

REGULACIÓ PER MODIFICACIÓ COVALENT IRREVERSIBLE ACTIVACIÓ DE PROTEASES PANCREATIQUES A L’INTESTÍ

REGULACIÓ PER MODIFICACIÓ COVALENT IRREVERSIBLE ACTIVACIÓ DE PROTEASES PANCREATIQUES A L’INTESTÍ

REGULACIÓ PER MODIFICACIÓ COVALENT IRREVERSIBLE ACTIVACIÓ DE PROTEASES PANCREATIQUES A L’INTESTÍ

REGULACIÓ PER MODIFICACIÓ COVALENT IRREVERSIBLE ACTIVACIÓ DEL QUIMIOTRIPSINOGEN

REGULACIÓ PER MODIFICACIÓ COVALENT IRREVERSIBLE ACTIVACIÓ DEL QUIMIOTRIPSINOGEN L'Escissió de l’enllaç peptídic entre Arg15 i Ile16 desencadena canvis conformacionals crucials: 1. El grup N-terminal recent format de la Ile16 gira cap a l’interior i forma un enllaç iònic amb l’Asp194 del interior de la quimiotripsina. 2. Formació d’un centre d'unió específic per substrats. Aquesta cavitat per unir-se a una part del substrat no esta plenament formada en el zimogen. 3. En el zimogen està incomplet de forat per l’oxianió.

Mecanismes de regulació de l’activitat enzimàtica Regulació de l’activitat covalents reversibles

enzimàtica

per

modificacions

REGULACIÓ PER MODIFICACIÓ COVALENT REVERSIBLE

REGULACIÓ PER MODIFICACIÓ COVALENT REVERSIBLE REGULACIÓ DE L’ACTIVITAT DE LA GLUCOGEN FOSFORILASA PER MODIFICACIÓ COVALENT

La glicogen fosforilasa és un dímer de subunitats idèntiques que existeix en 2 estats interconvertibles per fosforilació / desfosforilació.

REGULACIÓ PER MODIFICACIÓ COVALENT CASCADES ENZIMÀTIQUES D’ACTIVACIÓ

REGULACIÓ PER MODIFICACIÓ COVALENT CASCADES ENZIMÀTIQUES D’ACTIVACIÓ

La degradació del glicogen forma part d’una cascada enzimàtica d’activació

REGULACIÓ PER CANVIS CONFORMACIONALS Modulació al·lostèrica de l’activitat enzimàtica CONTROL PER RETROACCIÓ En les rutes metabòliques els enzims al·lostèrics es troben estratègicament situats en una de les primeres etapes. Freqüentment, el producte final de la ruta metabòlica actua com a inhibidor al·lostèric d’aquest enzim. Aquest sistema de regulació s’anomena retroinhibició o  inhibició feedback

REGULACIÓ PER CANVIS CONFORMACIONALS Modulació al·lostèrica de l’activitat enzimàtica Els ENZIMS AL∙LOSTÈRICS experimenten canvis  conformacionals en resposta a la unió del modulador Les estructures dels seus reguladors (efectors o moduladors al·lostèrics) no tenen que assemblar-se al substrat o al producte directe (al·lostèric en grec: un altre estructura). Els efectors s’uneixen reversiblement a altres centres específics diferents dels centres actius. ENZIMS AL·LOSTÈRICS HETEROTRÒPICS Soviet el mateix substart és el modulador: ENZIMS AL·LOSTÈRICS HOMOTRÒPICS En general, són proteïnes amb més d’una subunitat i múltiples centres actius No segueixen la cinètica de Michaelis-Menten i sovint presenten corbes sigmoïdals

hipèrbola

sigmoide

ENZIMS AL∙LOSTÈRICS Quina funció biològica complex una cinètica sigmoïdal?

ENZIMS AL∙LOSTÈRICS Una representació de la v vs [S] sigmoidal implica que hi ha una unió cooperativa entre el lligand i l’enzim (la unió d’una molècula de lligand afecta la unió de subsegüents molècules de lligand).

Aquesta unió cooperativa només es pot donar en enzims que tenen més d’un lloc d’unió al lligand (La majoria són enzims oligomèrics, un lloc d’unió en cada subunitat)

ENZIMS AL∙LOSTÈRICS La cooperativitat pot ser positiva (si la unió d’una molècula augmenta l’afinitat entre la proteïna i altres molècules del mateix o diferent lligand) o negativa (si la unió d’una molècula disminueix l’afinitat entre la proteïna i altres molècules del mateix o diferent lligand)

ENZIMS AL∙LOSTÈRICS La cooperativitat pot ser també homotròpica (si l’enllaç d’una molècula de lligand afecta l’enllaç d’altres molècules del mateix lligand) o heterotròpics (si l’enllaç d’una molècula de lligand afecta l’enllaç d’altres molècules d’un lligand diferent) Així podem classificar els efectes cooperatius en:

• efectes cooperatius homotròpics positius • efectes cooperatius homotròpics negatius • efectes cooperatius heterotròpics positius • efectes cooperatius heterotròpics negatius