MECANISMOS DE REGULACIÓN ENZIMÁTICA

Transcripción

1 ENZIMAS EGULADOAS ENZIMAS EGULADOAS Tema 13 (I) Enzima que catalizan la reacción ma lenta de la ruta metabólica= etapa limitante Controlan toda la ruta metabólica Tipo de control Aloterimo a) a nivel de S b) Por retroacción (feed back) c) Control genético MECANISMOS DE EGULACIÓN ENZIMÁTICA Clae de enzima reguladora 1. Control a nivel de utrato 2. Inhibición reverible por producto (retroalimentación) 1. E alotérica 2. E regulada por modificación covalente 3. Control genético 4. Activación/inhibición alotérica (nivel celular) 5. Modificación covalente (upracelular): everible: foforilación, metilación, acetilación, ADP-riboilación, etc. Irreverible: activación proteolítica 1

2 1. Enzima alotérica Enzima alotérica egulada por metabolito = modulador ó efector Se unen al E por enlace no covalente de forma reverible Se unen a un itio regulador o centro alotérico (ditinto al centro activo) Etimológicamente: - allo = otra - tero = forma Centro de fijación del S Centro alotérico (unión del modulador) Centro activo ó catalitico Centro alotérico Centro activo Centro alotérico Centro activo i En auencia de inhibidor, el utrato e fija normalmente al centro activo Inhibición alotérica Cuando el inhibidor ocupa el centro alotérico, tiene lugar un cambio conformacional en el centro activo que impide la fijación del utrato (Jacob y Monod, 1960) 2

3 La unión del efector cambio conformacional del E Efector Activador: Afinidad del E por el S Inhibidor: Afinidad del E por el S Tipo de Enzima alotérica Enzima Homotrópica (modulada por el S, preentan cooperatividad de unión al S) Enzima Heterotrópica (modulada por efectore y el S) HOMOALOSTEISMO ENZIMAS HOMOTÓPICAS: el modulador y el utrato on idéntico. HETEOALOSTEISMO ENZIMAS HETEOTÓPICAS: el modulador e ditinto al utrato. El itio regulador e ditinto del centro catalítico + - Bioquímica Mathew, van Holde y Ahern. Addion Weley 2002 Bioquímica Mathew, van Holde y Ahern. Addion Weley 2002 La unión de inhibidore o activadore alotérico no afecta a la máx, per i altera la Km 3

4 Enzima Homotrópica Tipo de Enzima alotérica El propio S e el modulador modifica la etructura del E Ejerce efecto poitivo: > afinidad. Cooperatividad (+). Curva igmoidea Ejerce efecto negativo: < afinidad. Cooperatividad(-). Curva hiperbólica uta metabólica controlada por retroalimentación uta Enzima Inhibidor Glicólii Fofofructoquinaa ATP Gluconeogénei FBPaa AMP Bio. Ác. Grao AcetilCoA carboxilaa AcilCoA Bio. Coleterol HMGCoA reductaa Coleterol Bio. Purina PPP intetaa AMP,GMP,IMP Introducción a la regulación alotérica Proteína alotérica on oligomérica Eje de imetría en la etructura epacial de lo protómero Cada protómero poee olamente un itio de unión para cada uno de lo diferente ligando que pueden er: S; activadore; inhibidore. La proteína puede exitir en do etado conformacionale y T, iempre en equilibrio L T L: cte de equilibrio = []/[T] Todo lo cambio de T on concertado. Un itema alotérico cláico e la Hemoglobina: 1. La fijación de u utrato, O 2, e de tipo igmoide 2. La fijación del utrato puede inhibire por efectore (H +, CO 2, 2,3-BPG) que no actúan obre el Centro Activo (grupo hemo) 3. La ubunidade, por eparado, preentan cinética michaeliana en la fijación de O 2 4

5 Cinética michaeliana y igmoide: Mioglobina y Hemoglobina Efecto del 2,3-bifofoglicerato (2,3-BPG) obre la aturación de la hemoglobina Y Mioglobina Hemoglobina Saturación de O 2, % mm 1 mm PO 2, mmhg Y Inhibidore y activadore alotérico (+) ( Activador) (in efectore) ( Inhibidor) (-) Diminuyen la K m ap Aumentan la K m ap Tipo de Enzima alotérica Enzima Heterotrópico El modulador e ditinto al S El itio regulador e ditinto al centro catalítico El modulador ó efector produce un efecto + ó obre la afinidad del E por el S. Se produce cambio conformacional del E + activación - inhibición Efectore + [S] Efectore - Km ap máx igual Curva e tranforma en hipérbola Km ap máx igual Curva e tranforma en igmoidea 5

6 Enzima Heterotrópico Sitio de fijación del S Tipo de Enzima alotérico Unión del S y modulador (+) C Sitio catalítico Sitio regulador Diferente ubunidade S Enzima inactivo M+ M+ C M Enzima Sutrato activo Sitio de fijación del modulador Cinética de lo Enzima alotérico. Ecuación de Hill E + ns E (S)n E + np cinética igmoidea máx [S] n v = K + [S] n K [S] n= coef. de Hill. Parámetro empírico nº e itio de unión que preenta el E para el S K 1/2 = K 0,5 = K Correponde a la [S] que produce una v =1/2 máx Se repreenta como [S 0,5 ] n ó [S 1/2 ] n eordenando la ecuación (K + [S] n ) = [S] n. máx K + [S] n = [S] n. máx K = [S] n. máx - [S] n K = [S] n ( máx ) máx [S] n = K log = n log [S] log K máx y = bx - a máx [S] n = K + [S] n Aplicando logaritmo Ecuación de una recta n=pendiente - log K u ordenada en el origen log max log[s 1/2 ] Pendiente= n log[s] log[s1/2]= 0 n log[s]= log K logk log[s] = logk 1/n n=1 Ec.Hill e tranforma en Ec.M-M n = No cooperatividad max [S] = K + [S] n > 1 cooperatividad max [S] = = [S 1/2 ]+ [S] n> 1 cooperatividad + Curva igmoidea log max log[s] = log[s 1/2 ] max [S] Km+ [S] = 0 6

7 v Cinética de lo Enzima alotérico Enzima Homotrópico - El S actúa < la afinidad del E por el S Ec. de Hill repreenta cinética n<1 Exite cooperatividad pero no e obtienen curva igmoidea n>1 n=1 n<1 1/v n>1 n=1 n<1 Cinética de lo Enzima alotérico Enzima Heterotrópico Como el modulador e ditinto al S e difícil generalizar la curva de aturación con el S Tipo de Enzima Heterotrópico a) Clae K b) Clae [S] 1/[S] Enzima Heterotrópico Clae K Activador poitivo(+) Lo ma abundante Activador (+) hace que la curva igmoidea e vaya aproximando a una hipérbola( v de reacción para la mima [S]) K 0,5 deciende máx no e altera v máx Preencia de activador(+) Enzima Heterotrópico Clae K Sin modulador Preencia de activador(-) Activador negativo(+) Activador (-) hace que la curva ea igmoidea pronunciada K 0,5 mayor máx no e altera K 0,5 (+) K 0,5 K 0,5 (-) [S] 7

8 Enzima Heterotrópico Clae Preencia de activador(+) max Sin modulador Preencia de activador(-) Meno numeroa Activador (+) > la máx Activador (-) < la máx K 0,5 contante máx varia Efecto alotérico de moduladore poitivo y negativo (al no er cinética michaeliana no e puede uar el término Km, ino el K 0,5 ) Modulador alotérico Poitivo (+): favorece la forma El utrato e modulador poitivo Modulador alotérico Negativo(-): favorece la forma T K 0,5 ( Lehninger Principle of Biochemitry 3th.ed. Nelon, DL and Cox, M.M. Worth Publiher, 2000.) Modelo que explican el comportamiento cinético de lo enzima a) Modelo imétrico ó concertado T T inactiva activa + S A I I A + S La unión de S al E Etado T Etabilizado por Inhibidor (I) Etado Etabilizado por activador (A) La unión de S al E Forma L Forma T Modelo MWC (Monod, Wyman y Changeux) (Cte. de equilibrio) i Enzima tetramérica a) Modelo imétrico ó concertado i i i i i i i i i 8

9 b) Modelo ecuencial imple = Modelo de encaje inducido Se contemplan etado híbrido para la conformación enzimática + S T T r I I Modulador negativo Induce una < afinidad por el S A Modulador poitivo Induce la fijación del S 9