Regulación De La Eficacia Catalítica

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

Nivel de saturación de la enzima

Concentración de sustrato

Regulacion Eficacia Catalitica: Modificadores Alostericos

Actividad enzimática

Variación de la actividad enzimática con la concentración de sustrato: Esta gráfica demuestra la formación de un complejo enzima-sustrato

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. Tabla de datos

Relojes fabricados por hora (R/h)

60 50

Gráfica real

40 30

S/ h

R/h

0 10 20 30 40 50 60 70

0 10 20 30 40 40 40 40

80

90

20 10

0

10 100

20

30

40

50

60

70

Suministro de piezas por hora (S/h)







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

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

4

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 k queda afectada 3 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 

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5



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



En enzimas oligomericas, tanto los efectos heterotropicos como los homotropicos están mediados por la cooperatividad entre subunidades

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de un efector negativo sobre la fijación de sustrato  Influencia de un efector negativo sobre la fijación de un activador alosterico

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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

PHOSPHOENOLPYRUVATE

_

ATP

+

citrate, ATP , alanine fructose-1,6-bisP, PEP

PYRUVATE

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ADP

Regulación alosterica de la Piruvato quinasa

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Otra característica importante de las enzimas alostéricas es que presentan cinéticas anómalas, normalmente cinéticas sigmoides:

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v La presencia de una sigmoide implica la existencia de cooperatividad en la fijación del substrato

s

13

La cooperatividad (positiva) consiste en que la fijación de una molécula de substrato favorece la fijación del siguiente, y así hasta ocuparse toda la molécula

+ 1

s s

+ 2

s s s

+ 3

s s s s

En términos de Km veríamos que Km1 > Km2 > Km3

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s

Existe también cooperatividad negativa, cuando la fijación de una molécula de substrato dificulta la fijación del siguiente. 14

Cinéticas michaeliana y sigmoide: Mioglobina y Hemoglobina 1.0

Y

Mioglobina

0.8

0.6

0.4

Hemoglobina 0.2

0.0 0

2

4

6

8

10

12

s

Efecto del pH sobre la saturación de la hemoglobina (Efecto Bohr) 100

pH 7.0

Saturación de O2, %

80

pH 7.4 60

pH 6.6 40

20

0 0

20

40

60

PO2, mmHg

80

100

Efecto del 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG) sobre la saturación de la hemoglobina 100

Saturación de O2, %

80

0 60

0.1 mM 1 mM

40

20

0 0

20

40

60

PO2, mmHg

80

100

Inhibidores y activadores alostéricos

Y

1.0

(+ Activador)

0.8

V+

0.6

(sin efectores)

V0 0.4

(+ Inhibidor) 0.2

V-

s

0.0 0

2

4

6

8

10

12

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Forma R

Forma T

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L

Modelo MWC

22 Intrinsic Enzyme Dynamics in the Unbound State and Relation to Allosteric Regula Curr Opin Struct Biol. 2007 December ; 17(6): 633–640

Inhibición alostérica. sustrato

Enzima activa

Sin inhibidor

Enzima inactiva 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.

con inhibidor

inhibidor

D Efector Alosterico Negativo Regulacion Eficacia Catalitica: Modificadores Alostericos

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

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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

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

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

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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27 Review: Allosteric Mechanisms of Signal Transduction .Jean-Pierre Changeux and Stuart J. Edelstein Science 3 June 2005: 1424-1428

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