Tema 6C: Regulació de l'activitat enzimàtica (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Estructura i funció de biomolècules
Año del apunte 2016
Páginas 7
Fecha de subida 26/04/2016
Descargas 24
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 6C: REGULACIÓ DE L’ACTIVITAT ENZIMÀTICA (Cofactors enzimàtics) A vegades els enzim poden funcionar sols, la seva seqüència i les cadenes laterals dels seus aa tenen suficient mecanisme per funcionar, però altres vegades necessiten de compostos aliens que els i ens ajuden a realitzar activitats, cofactor enzimàtics com ions metàl·lics o coenzims.
  Si l’enzim està sol: apoenzim Si l’enzim porta unit un cofactor concret: holoenzim Exemples de cofactors són les vitamines, típics compostos essencials que nosaltres no podem sintetitzar, i les hem d’incorporar amb la dieta.
Inhibició enzimàtica Sense els enzims hi ha reaccions que no es donarien mai a terme en una escala de temps real, però també és molt important que els enzims es puguin modular, perquè la situació de la cèl·lula varia molt de manera que una cèl·lula té un conjunt de proteïnes actuant en un moment determinat i unes altres en un altre moment, per tant, els enzims han de ser elements regulables, i hi ha moltes maneres de regular-los : - Mitjançant la unió d’inhibidors, substàncies que interfereixen en l’acció dels enzims. N’hi ha de 2 tipus:  Reversible: competitius, no competitius o mixtes  Irreversibles: no covalent però molt forta o covalent directament, on els cofactors es passen a anomenar grups prostètics com el grup hemo.
 Inhibició reversible competitiva: molècula que a nivell estructural és idèntica al substrat, és anàleg. Amb aquest, es veuran afectat diferents caràcters cinètics.
Si és idèntic, el compost s’unirà al centre actiu de l’enzim on s’hi hauria d’unir el substrat, de manera que parlarem de Km aparent o Km prima i Vmàx aparent o prima. Si és competidor amb el substrat pel mateix lloc d’unió, les constants cinètiques es veuran modificades, de manera que la Km aparent es veurà afectada, serà diferent a la estàndard, i una Km afectada cap a pitjor vol dir que el seu valor serà més gran que el valor de Km estàndard, i per altra banda, la Vmàx que es pot assolir per un enzim respecte un substrat determinat NO es veurà afectada perquè nomes indica la velocitat màxima que assoleix l’enzim per el substrat, però quan hi ha l’inhibidor l’enzim podrà assolir la mateixa velocitat màxima. Aleshores haurà de posar molta més concentració de substrat, que com és igual a l’inhibidor, aquesta alta quantitat de substrat l’acabarà desplaçant i provocarà que assoleixi la mateixa Vmàx. En canvi Km varia, perquè sí que contempla la concentració de substrat. Vmax = Vmax aparent i Km≠Km aparent.
A nivell gràfic, faig un primer assaig sense inhibidor i obtinc uns resultats de Km i Vmàx sense competidors, en condicions estàndard, i després afegint un inhibidor, i obtinc Km i Vmàx, de manera que el patró de les Vmàx està conservat en canvi el punt de tall en eix de les X, corresponent a Km, és diferent, sent pitjor el de l’inhibidor (+ gran).
Si no tenim gràfic i tenim fórmules, Km’ és = a Km per el producte que s’anomena alfa. Com més petit és el valor de Ki més potent és l’inhibidor, menys inhibidor necessito per fer la mateixa feina, amb menys inhibidor aconsegueixes més inhibició.
Inhibició no competitiva: reversible però no competitiu. Un inhibidor no competitiu és una molècula sense cap tipus de similitud amb el substrat a nivell estructural, de manera que no s’uneix al centre actiu, i per tant, no tindrà cap mena de relació amb el substrat. Aleshores, el fet que no hi hagi relació entre substrat i inhibidor, afectarà de manera indirecta a les constants cinètiques: Km no es veurà afectada, perquè no hi ha competència pel centre actiu, perquè Km el que fa és mesurar l’afinitat que té l’enzim pel seu substrat, i serà plena. Km aparent o ‘=Km estàndard. Però en canvi, el valor de Vmàx, sí que es veurà afectat, perquè passa a la inversa; encara que hi hagi molt poca quantitat d’inhibidor sempre s’unirà a l’enzim i inhibirà, i aquest no serà desplaçat pel substrat perquè no estarà ocupant el mateix lloc que ell, com és el centre actiu.
Es veu afectada de manera que serà més petita que la que puc tenir en condicions estàndard, mai podré arribar a assolir Vmàx estàndard perquè per poc inhibidor no competitiu que hi hagi, inhibirà. Vmàx’ ≠ Vmàx estàndard En el gràfic, el que varia es el punt de tall en l’eix de les Y, sens pitjor Vmàx en presencia de inhibidor.
Per tant, a nivell numèric, Vmax aparent = Vmax/alfa, formula que haure de fer servir per trobar el valor de Ki, perquè es tracta d’un inhibidor no competitiu.
Faré servir Vmàx, com a paràmetre per aïllar Ki. En canvi si és un inhibidor competitiu, haure de fer servir la relació entre Km i Km’ per aïllar Ki.
Resum dels inhibidors representació dels dobles recíprocs, veig quin rol té cada compost, i quan se de quin tipus d’inhibidor es tracta, sé si he de tirar de Km o Vmàx per trobar Ki.
- Regulació per modificació covalent: Inhibició irreversible: els inhibidors s’associen de manera definitiva, com a punt final, amb l’enzim de manera que anul·len completament la activitat de l’enzim. Solen reaccionar amb algun grup funcional del centre actiu i bloquegen la unió del substrat sense que pugui ser desplaçat per un augment de concentracions, o directament inactiva el centre actiu. Un exemple d’inhibidors irreversibles:  Suïcides: s’assemblen molt al substrat de manera que activen el centre actiu, i aleshores arriben a un punt on es genera una interacció covalent entre enzim i substrat que és irreversible. Molt verins o toxines, o fàrmacs actuen mitjançant aquest mecanisme.
Exemple: Enz compost que interacciona amb la serina 195 de les proteases, mimetitza un substrat (un aa hidrofòbic....) de manera que la serina que queda en forma d’oxigen negatiu transitòriament atacarà el centre formant un intermediari covalent, que en aquest cas és molt estable i irreversible (a diferència de la triada catalítica en que l’intermediari era molt inestable), d’aquí a que sigui un punt final de l’activitat de l’enzim.
Això es fa servir en el laboratori quan es treballa amb un teixit i es volen extreure les proteïnes.
Exemple: Penicil·lines que són inhibidors irreversibles amb enzims dels bacteris que s’anomenen transpeptidasses que formen els enllaços que hi ha a la paret dels bacteris, donen consistència a la paret bacteriana, i si els inactives no deixen que els enzims facin la seva unió de manera que la paret és inestable i això acaba provocant la mort del bacteri la serina reactiva acaba al C electròfil i es forma un intermediari covalent molt estable.
- Regulació per modificació no covalent: Regulació al·lostèrica pot arribar a ser reversible. Els enzims al·lostèrics tenen molècules que s’uneixen a altres llocs de l’enzim que no són el centre actiu i poden afavorir o empitjorar la seva activitat. Generalment són enzims multimèrics, que estan formats per moltes subunitats, amb algunes que són reguladores que uneixen la molècules i altres catalítiques, que s’uneixen al centre actiu de l’enzim. Un cop s’uneix el modulador hi ha un canvi conformacional que fa molt més accessible la unió del substrat amb l’enzim.
Com en el cas de la hemoglobina, que a mesura que diferents unitats d’oxigen es van unint amb les subunitats això fomenta la unió del substrat. Normalment sempre que hi ha al·losterisme és perquè la proteïna sol tenir més duna subunitat. Al·losterisme positiu amb oxigen, o negatiu amb Co2.
El fet que s’uneixi un modulador positiu afavoreix la posterior unió d’altres elements i quants més elements millor. Aleshores, quan el comportament és cooperatiu, la dependència de la velocitat de reacció respecte la concentració de S és sigmoïdal, a concentració baixes té un comportament i a mesura que augmenta la concentració de modulador, hi ha un canvi que fa que el seu comportament tingui dos fases diferenciades, i que doni aquest comportament sigmoïdal. Aquests reguladors al·lostèrics, NO segueixen una cinètica de Michaelis-Menten, degut a la cooperativitat, en que hi ha un, dos o més processos amb diferents afinitats de l’enzim pel substrat que venen donades per més o menys unió de modulador.
Si això es posa en gràfic respecte la condició estàndard, quan poso un modulador positiu (activador) de cooperació, la sigmoide va cap a l’esquerra, necessita menors quantitats de substrat per arribar a la meitat de la Vmàx, assoleix majors velocitats, i els moduladors negatius respecte la condició inicial fan moure la corba de la sigmoide cap a la dreta, de manera que es necessita molt més substrat per a la reacció (inhibidor).
Regulació per modificació covalent reversible unir-se covalentment no és unir-se de manera irreversible, sinó amb una intensitat major que no si és no covalent.
Exemples: - - Fosforilacions transferències de grups fosfats (ATP a una molècula determinada) pot ser que un enzim s’encarregui de treure el fosfat d’un grup i alliberar-lo, que realitzi una desfosforilació, o de treure’l i portar-lo a l’altre realitzant una fosforilació, de manera que unirà de manera covalent un fosfat a un element. És un joc d’interacció covalent, i a vegades l’eliminació de l’enllaç covalent unit al fosfat genera activació. I no tots els aa es poden fosforilar, només Tyr, Ser, Thr, His.
Adenililacions només les Tyr poden ser adenilats, per afegir una adenina.
Acetilacions adició d’un grup acetil que només es dóna en la Lys, i que implicarà un canvi en el nivell d’activitat.
Ubiquitinació que es dóna en la Lys, que treuen ubiqüitines...etc Metilacions afegir un grup metil Regulació per modificació covalent irreversibles no hi ha el pas enrere per recuperar la forma inicial.
- Principalment parlem d’activació per proteòlisi. Hi ha molts enzims, sobretot les proteases, que necessiten estar molt ben regulats, de manera que es produeixen en forma inactiva i així la cèl·lula els té sintetitzats i preparats, i és en un procés ràpid d’activació per un senyal quan els allibera i passen a estar activats (quan fem una ingesta per exemple). Són un reservori, les té produïdes en forma inactiva, i la proteòlisi és aquest procés d’activació. Es sintetitzen en forma de zimògens, enzims inactius, que necessiten d’un tall en la seva seqüència per activar-se.
I finalment, també hi ha alguns enzim que utilitzen una combinació de diferents sistemes de regulació. Ex: ...