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REGULACIÓN DE LA EFICACIA CATALÍTICA
Los modificadores alostericos de la actividad enzimática, sitio alosterico. Efectos y fenómenos alostericos. Efecto alosterico positivo, efecto alosterico negativo, Inhibición Feed-Back.
Gráfica de Michaelis_Menten
Variación de la actividad enzimática con la concentración de sustrato: Esta gráfica demuestra la formación de un complejo enzima-sustrato
Acti
vid
ad
en
zim
áti
ca
Concentración de sustrato
Nivel de saturación de la enzima
Regula
cion E
ficacia
Cata
litica:
Modifica
dore
s Alo
sterico
s
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Suministro de piezas por hora (S/h)
Relo
jes
fabri
cados
por
hora
(R
/h)
60
50
40
30
20
10
Supongamos ahora que la dirección desea aumentar la producción y aumenta progresivamente el suministro de piezas para hacer relojes (S/h) según indica en la gráfica.
S/ h R/h
0
10
20
30
40
50
60
70
0
10
20
30
40
40
40
40
Tabla de datos
Gráfica real
Ligando que producen un cambio de la actividad enzimatica , pero que no se modifica como resultado de la actividad enzimatica, se denomina efectores, modificadores o moduladores,
La fijación del efector alosterico provoca un cambio conformacional en el enzima, de modo que también cambia la afinidad hacia el sustrato u otros ligandos
El centro alosterico donde se une el efector positivo se conoce como activador; el efector negativo se une a un centro inhibidor
Clase K, el efector altera la Km, pero no la Vmax y dan graficas de dobles reciprocos similares a las obtenidas con inhibidores competitivos ; la fijacion de un efector negativo a un centro alosterico afecta la afinidad de un centro de fijacion de sustrato hacia el sustrato
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Clase V, el efector no altera la Km, pero si la Vmax y dan graficas de dobles reciprocos similares a las obtenidas con inhibidores no competitivos ; los modificadores alostericos positivos y negativos incrementan o disminuyen la velocidad de descomposicion del complejo ES en productos
La constante de velocidad catalitica k3 queda afectada mientras que no se modifica la constante de fijacion de sustrato
Enzimas oligomericas, constan de varias subunidades (Protomeros)
Interaccion Homotropica, la fijación del ligando a un protomero puede afectar a la fijación de ligandos sobre los otros protomeros del oligomero, son casi siempre positivas, la transmision de efectos se considera un aspecto de la cooperatividad 5
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Interaccion Heterotropica, es el efecto de un ligando sobre la fijación de un ligando diferente, puede ser negativo o positivo, y pueden tener lugar en enzimas monomericas Influencia de un efector negativo sobre la fijación de sustrato Influencia de un efector negativo sobre la fijación de un
activador alosterico En enzimas oligomericas, tanto los efectos
heterotropicos como los homotropicos están mediados por la cooperatividad entre subunidades
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REGULACIÓN DE LA EFICACIA ALOSTERICOS Sitio alostericos Control de la actividad Enzimática por
modificadores no covalentes Una enzima alosterica es un dímero, con
subunidades idénticas A-A A tiene un sitio activo y está localizado entre las
dos subunidades del modelo El lado de unión de modificador alosterico se
encuentra en lado remoto del sitio activo
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Bacterial pyrimidine biosynthesis through aspartate transcarbamolyase
Active/inactive conformations
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ADP
ATP
, alanine
+ fructose-1,6-bisP, PEP
PHOSPHOENOLPYRUVATE
PYRUVATE
_ citrate, ATP
Regulación alosterica de la Piruvato quinasa
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Otra característica importante de las enzimas alostéricases que presentan cinéticas anómalas, normalmentecinéticas sigmoides:
v
s
La presencia de unasigmoide implicala existencia decooperatividad en lafijación del substrato
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La cooperatividad (positiva) consiste en que la fijación de unamolécula de substrato favorece la fijación del siguiente, y asíhasta ocuparse toda la molécula
s s s ss ss
ss s
+ + +1 2 3
En términos de Km veríamos que Km1 > Km2 > Km3
Existe también cooperatividad negativa, cuando la fijación deuna molécula de substrato dificulta la fijación del siguiente.
Cinéticas michaeliana y sigmoide:Mioglobina y Hemoglobina
s0 2 4 6 8 10 12
Y
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Mioglobina
Hemoglobina
Efecto del pH sobre la saturación de la hemoglobina
PO2, mmHg
0 20 40 60 80 100
Sat
urac
ión
de O
2, %
0
20
40
60
80
100
pH 7.4
pH 7.0
pH 6.6
(Efecto Bohr)
Efecto del 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG) sobre la saturación de la hemoglobina
PO2, mmHg
0 20 40 60 80 100
Sat
urac
ión
de O
2, %
0
20
40
60
80
100
00.1 mM
1 mM
Inhibidores y activadoresalostéricos
s0 2 4 6 8 10 12
Y
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
(+ Inhibidor)
(+ Activador)
(sin efectores)
V+
V0
V-
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LL
Forma R
Forma T
Modelo MWC
Intrinsic Enzyme Dynamics in the Unbound State and Relation to Allosteric Regulation, Curr Opin Struct Biol. 2007 December ; 17(6): 633–640
Los inhibidores alostéricos se unen a una zona de la enzima y cambian la configuración del centro activo de tal manera que impiden que el sustrato se pueda unir a él.
sustrato
inhibidor
Enzima inactiva
Enzima activa
Inhibición alostérica.
Sin inhibidor
con inhibidor
La Inhibición por retroalimentación : inhibición de una enzima en una vía biosintetica mediante el producto final (D); capacidad de D para fijarse o inhibir de Enz1 a Enz3 D se une a un sitio alosterico , tiene poca o ninguna similitud estructural de los sustratos de las enzimas que ellos inhiben
D Efector Alosterico Negativo
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Sitios de inhibición por la retroalimentación de una vía biosintetica ramificada, S1-S5 son intermediarios en los productos finales A-D . Las flechas directas representan enzimas que catalizan las transformaciones indicadas. Las flechas curvadas representan asas, lazos de retroalimentación , e indican sitios de inhibición de retroalimentación en productos finales específicos
Allosteric modulation refers to the concept that proteins could exist in multiple conformational states and that binding of allosteric ligands alters the energy barriers or isomerization coefficients between various states. In the context of ligand gated ion channels such as nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs), it implies that endogenous ligand acetylcholine binds at the orthosteric site, and that molecules that bind elsewhere on the nAChR subunit(s) acts via allosteric interactions. For example, studies with the homomeric alpha7 nAChRs indicate that such ligand interactions can be well described by an allosteric model, and that positive allosteric effectors can affect energy transitions by (i) predominantly affecting the peak current response (Type I profile) or, (ii) both peak current responses and time course of agonist-evoked response (Type II profile). The recent discovery of chemically heterogeneous group of molecules capable of differentially modifying nAChR properties without interacting at the ligand binding site illustrates the adequacy of the allosteric model to predict functional consequences. In this review, we outline general principles of the allosteric concept and summarize the profiles of novel compounds that are emerging as allosteric modulators at the alpha7 and alpha4beta2 nAChR subtypes.
Bertrand D; Gopalakrishnan M [Ad] Dirección: Department of Neuroscience, CMU, Medical Faculty, Geneva, Switzerland. [email protected] [Ti] Título: Allosteric modulation of nicotinic acetylcholine receptors. [So] Fuente: Biochem Pharmacol;74(8):1155-63, 2007 Oct 15
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Review: Allosteric Mechanisms of Signal Transduction .Jean-Pierre Changeux and Stuart J. Edelstein
Science 3 June 2005: 1424-1428
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