Regulación Alostérica

IPN UPIBI Regulación alostérica Ingeniería Enzimática Grupo: 4BV1 Alumno: Durán Zárate José Juan Profesor: Díaz Contreras Raúl Ricardo

Fecha de entrega: 04/02/2019

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Tabla de contenido Introducción .................................................................................................................. 3 Enzimas alostéricas ....................................................................................................... 3 Función ................................................................................................................................ 3 Estructura y cinética ............................................................................................................. 4

Conclusiones ................................................................................................................. 4 Referencias ................................................................................................................... 5

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cuales pueden afectar los enlaces bioquímicos entre las proteínas y las enzimas.

Introducción

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omo hemos analizado anteriormente la enzimología desde su inicio teniendo de por medio la bioquímica, las observamos que son disciplinas las cuales siempre se estudiarán en conjunto ya que el metabolismo que es uno de los objetos de estudio de la bioquímica tiene una manera de funcionar perfectamente gracias a unas maquinas biológicas que son llamadas “enzimas”, la base de estudio de la enzimología, estas proteínas son catalizadores biológicos, lo que nos indica que pueden acelerar o ralentizar alguna reacción que podría tardar mucho en ocurrir o viceversa dentro de nuestro cuerpo.

Figura 1. Mecanismo de acción de una enzima alostérica. Prácticamente todos los casos de inhibición no competitiva (junto con algunos casos de inhibición competitiva, aquellos en los que el inhibidor se une en otra parte que no es el sitio activo) son formas de regulación alostérica.

Distintas células tienen diferentes necesidades y circunstancias qué, además, cambian a lo largo del tiempo. Las células estomacales, por ejemplo, necesitan enzimas distintas a las que necesitan las células que almacenan grasas, las células cutáneas, sanguíneas o nerviosas. Una célula digestiva también trabaja mucho más para procesar y descomponer los nutrientes inmediatamente después de comer que muchas horas después de una comida. A medida que estas necesidades y condiciones celulares cambian, también lo hacen la cantidad y funcionalidad de las diferentes enzimas.

Sin embargo, algunas enzimas alostéricas tienen un conjunto de propiedades únicas que las distinguen. Estas enzimas, que incluyen algunos de nuestros reguladores metabólicos clave, con frecuencia se conocen como enzimas alostéricas. Las enzimas alostéricas usualmente tienen varios sitios activos localizados en diferentes subunidades proteicas. Cuando un inhibidor alostérico se une a una enzima, cambian ligeramente todos los sitios activos en las subunidades proteicas, de manera que funcionan menos eficientemente.

Dado que las enzimas guían y regulan el metabolismo de una célula, tienden a estar cuidadosamente monitoreadas. Estas regulaciones están clasificadas dentro de las siguientes categorías: • • • • • •

También hay activadores alostéricos. Algunos de ellos se unen a una enzima en lugares que no son el sitio activo, y causan un aumento en la función de este. Además, en un proceso conocido como cooperatividad, el sustrato mismo puede servir como un activador alostérico, al unirse a un sitio activo, aumenta la actividad de otro sitio activo. Esto se considera regulación alostérica porque el sustrato afecta los sitios activos que están lejos de su sitio de unión.

Síntesis de la enzima Compartimentación de la enzima Moléculas reguladoras Modificación postraduccional Activación con el ambiente Enzimas alostéricas

Enzimas alostéricas

Estas enzimas explicadas anteriormente se pueden observar en la figura 1 cambiando de forma o comformación al entrar en contacto con el efector, molécula la cual activa o inhibe el efecto de la enzima, lo que con lleva a un cambio aparente en la afinidad de unión de un ligando en la enzima. Esta acción de la unión del efector que afecta la unión de

Función A nivel global, las enzimas alostéricas se denominan como aquellas moléculas de origen orgánico, en las 3

un ligando en otra sitio claramente distinto es el fundamento del concepto alosteria o alosterismo.

En otras palabras, los experimentos realizados hasta el momento han demostrado que el enlace habido entre una enzima alostérica y los moduladores (indistintamente de su polaridad) tiene una curva de saturación que no tiene una forma regular, sino sigmoidea, con la curvatura similar a la letra griega de sigma.

La alosteria juega un papel de suma importancia en la célula como ya lo habiamos mencionado pero no solamente esta enfocada esta función a regular el metabolismo sino también funge como señalización celular.

Las diferencias en esa forma sigmoidea son pocas, sin importar si se usaron moduladores (positivos o negativos) o no se utilizaron en lo absoluto.

Estructura y cinética Varios de los polipéptidos de las enzimas alostéricas carecen de catálisis. En todo caso, también tienen sitios estratégicos y muy específicos en los que se efectúa una unión y reconocimiento del modulador, por lo que de ahí puede resultar una enzima de modulación que es compleja.

En todos los casos, la velocidad de las reacciones de las enzimas alostéricas muestra una serie de dramáticas modificaciones cuyas concentraciones de sustrato son menores ante los moduladores negativos y mayores con los positivos. A su vez, tienen valores intermedios cuando no se presentan moduladores enlazados con las enzimas.

Esto es así por el hecho de que su mayor o menor actividad de catálisis depende de la polaridad que tenga el modulador, es decir, según si éste es de polo negativo (el de inhibición) o de polo positivo (el de activación).

El comportamiento cinético de las enzimas alostéricas puede describirse con dos modelos: simétrico (Figura 3) y secuencial (Figura 4).

El lugar donde ocurre este intercambio bioquímico, o mejor dicho la interacción enzimática con el modulador, se conoce propiamente como sitio alostérico mencionado anteriormente.

Figura 3. Modelo simétrico.

Es aquí donde se mantienen sus propiedades sin que el modulador sufra alteraciones a nivel químico. Sin embargo, el enlace que tiene el modulador con la enzima no es irreversible, más bien al contrario, es reversible. Por consiguiente, se puede decir que este proceso de las enzimas alostéricas no es permanente.

Figura 4. Modelo secuencial.

Conclusiones

Una característica por la que resaltan las enzimas alostéricas, como se puede observar en la Figura 2, es que éstas no se corresponden con los patrones de la cinética que cumplen los principios de MichaelisMenten.

Las enzimas alostéricas son de gran importancia en el cuerpo humano ya que nos ayudan a regular de distintas maneras las funciones necesarias en la célula, dependiendo de los componentes generados por la misma célula pueden activarse o inhibirse, también cumplen la función de señalización celular, por otro lado participan en la mayoria de rutas metabolicas como puntos de control ya que por medio de moléculas reguladoras pueden parar una ruta e iniciar alguna otra totalmente distinta es gracias a las características mencionadas

Figura 2. Cinetica de una enzima alosterica con modulador positivo y negativo.

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anteriormente que las hace tan complejas y necesarias.

Referencias 1. Bu, Z. y Callaway, D.J. (2011). “Protein dynamics and long-range allostery in cell signaling”. Advances in Protein Chemistry and Structural Biology, 83: pp. 163–221. 2. Huang, Z; Zhu, L. et al (2011). “ASD: a comprehensive database of allosteric proteins and modulators”. Nucleic Acids Research, 39, pp. D663-669. 3. Kamerlin, S. C. y Warshel, A (2010). “At the dawn of the 21st century: Is dynamics the missing link for understanding enzyme catalysis?”. Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics, 78: pp. 1339–75. 4. Monod, J., Wyman, J. y Changeux, J.P. (1965). “On the nature of allosteric transitions: a plausible model”. Journal of Molecular Biology, 12: pp. 88-118. 5. OpenStax, Biology. OpenStax CNX. 13 may 2015 .consultado el 01 de febrero del 2019 http://cnx.org/contents/[email protected].

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