Mecanismo alostérico de las enzimas alostéricas
Estructura de las enzimas alostéricas
Las enzimas alostéricas son en su mayoría oligomerasas, que contienen dos o más subunidades. Sus moléculas incluyen dos centros: uno es el de unirse al sustrato, el centro activo que cataliza el sustrato. reacción; el otro es un centro alostérico que se une al regulador y regula la velocidad de reacción. Los dos centros pueden estar ubicados en la misma subunidad o en subunidades diferentes. En este último caso, la subunidad con un centro alostérico se llama subunidad reguladora. Las enzimas alostéricas cambian la actividad de la enzima mediante cambios conformacionales en la propia molécula de la enzima.
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Regulador También conocidos como efectores o reguladores Generalmente son sustratos, sustrato. Los análogos o productos finales metabólicos de la acción enzimática, después de unirse al centro alostérico, inducen o estabilizan una determinada conformación de la molécula de enzima, aumentando así la actividad de la enzima. Se afecta la unión y el efecto catalítico del centro sobre el sustrato. , regulando así la velocidad de reacción y el proceso metabólico de la enzima. Este efecto se denomina efecto alostérico de la enzima. Las sustancias que aumentan la actividad enzimática debido al alosterio se denominan ortoefectores o activadores alostéricos y, a la inversa, efectores negativos o inhibidores alostéricos. Las moléculas reguladoras de diferentes enzimas alostéricas también son diferentes. Las moléculas reguladoras de algunas enzimas alostéricas son moléculas de sustrato, y hay dos tipos de moléculas de enzima. Hay más de un centro de unión con el sustrato, y su efecto regulador depende de cuántos sustrato. Los centros de unión están ocupados en la molécula. La relación entre la velocidad de reacción inicial de la enzima alostérica y la concentración del sustrato (V vs. [S]) no obedece a la ecuación de Michaelis-Menten, sino que presenta una curva en forma de S. La curva en forma de S muestra que la actividad de un sitio funcional en la molécula de enzima afecta la actividad de otro sitio funcional, mostrando un efecto cooperativo una vez que el sustrato o efector se combina con la enzima, lo que lleva a un cambio en la conformación de. La conformación modificada mejora en gran medida la afinidad de la enzima por las moléculas de sustrato posteriores. Como resultado, pequeños cambios en la concentración del sustrato pueden conducir a grandes cambios en la velocidad de reacción enzimática. enzima alostérica. Cataliza la síntesis de aspartato de N-carbamoilo, el primer intermedio en la vía de síntesis de nucleótidos de pirimidina. La ATCasa está sujeta a la inhibición alostérica de CTP, el producto final de su vía metabólica está compuesta por una subunidad catalítica (C3). compuesto por dos trímeros y una subunidad reguladora (r2) compuesta por tres dímeros Cuando la subunidad catalítica y la subunidad reguladora pueden unirse rápidamente cuando se mezclan la base. La influencia de los inhibidores de CTP, la activación de ATP y la unión cooperativa de sustratos son todas. regulado por grandes cambios en la estructura cuaternaria, lo que resulta en alosterio a través de la interacción entre la subunidad catalítica y la subunidad reguladora.
Mecanismo:
(1) Modo Hill:
p>
Aplicar el estudio de la dinámica de la hemoglobina a la dinámica alostérica.
E + nS k1 ESn k2 E + P
k -1
El estudio general constante de disociación Ks'= [E][S]n [E0]=[E] + [ ESn]
[ESn]
Fracción de saturación: Ys = número de moléculas de sustrato unidas a la enzima
Número de sitios de unión de sustrato en la enzima
Ys= n [ESn] = [S]n
n [E0] Ks′+ [S]n
Ecuación de Hill:
Log ( Ys ) =nLog[S] - LogKs′ ①
1 - Ys
Log( Ys ) Log[S] gráfico
1-Ys
V=k2 [ESn] Vm=k2 [E0]
V/Vm = [ESn] / [E0] = Ys
Llévelo a ① para obtener:
Log( V ) = nLog[S] – LogKs' ②
Vm - V
La pendiente de la recta es n (Coeficiente de Hill)
(2) Modelo MWC:
Monod-Wyman-Changeux: propuesto en 1965, también llamado modelo de cambio uniforme
1. Modelo
Puntos clave:
① Una proteína alostérica es un oligómero, compuesto de múltiples protómeros idénticos. Los protómeros son las unidades funcionales más pequeñas de la proteína oligomérica y ocupan ubicaciones geográficas iguales en la proteína alostérica. tienen al menos un eje de simetría.
② Cada subunidad tiene solo un sitio de unión para el mismo ligando.
③ Las subunidades proteicas pueden tener tipo R y tipo T. Hay dos tipos de conformaciones. Estas dos conformaciones están en equilibrio en ausencia de sustratos y efectores.
④ Las subunidades de proteínas solo pueden adoptar la misma conformación, y no existe ningún híbrido. Las subunidades se transforman simultáneamente.
⑤ La conformación de la subunidad es variable, pero la simetría de la molécula de proteína permanece sin cambios.
⑥ No importa cuántos ligandos estén unidos a la enzima, el ligando y el estado R
< Las constantes de disociación intrínsecas de las enzimas de estado p> y T son iguales,expresadas como KR y KT respectivamente.
(3) Modo KNF
Koshland- Nemethy -Filmer propuso en 1966
1. Puntos clave del modelo:
① Para la polimerasa, cada subunidad puede tener dos estados: R y T, pero en el estado sin fondo hay solo el estado T cuando la sustancia y el efector existen.
② El cambio conformacional de la subunidad puede ser y solo puede ser causado por la combinación del ligando y el sustrato. El cambio conformacional es un proceso de cambio de secuencia. , y hay híbridos
③ Los cambios en la conformación de la enzima solo afectan los cambios en las subunidades adyacentes, aumentando o disminuyendo la afinidad de otros ligandos.
Después de que el activador se une a la enzima, lo hace no afecta la unión continua de la enzima;
Después de que el inhibidor se une a la molécula de la enzima, cambia la conformación de la enzima y ya no se une al sustrato, lo que explica el efecto sinérgico heterogéneo.
(4) Modo EIG:
También conocido como esquema general, fue propuesto por Eigen en 1967.
Puntos clave:
① Ya sea que la enzima esté unida a un ligando o no, la conformación de las subunidades puede cambiar.
② Los híbridos con diferentes conformaciones en la misma molécula de enzima pueden unirse al sustrato en secuencia.