Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Regulacja aktywności enzymów Enzymologia-10. Fizjologiczne sposoby regulacji aktywności enzymów 1.Kontrola allosteryczna 2.Modyfikacja kowalencyjna 3.Działanie.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Regulacja aktywności enzymów Enzymologia-10. Fizjologiczne sposoby regulacji aktywności enzymów 1.Kontrola allosteryczna 2.Modyfikacja kowalencyjna 3.Działanie."— Zapis prezentacji:

1 Regulacja aktywności enzymów Enzymologia-10

2 Fizjologiczne sposoby regulacji aktywności enzymów 1.Kontrola allosteryczna 2.Modyfikacja kowalencyjna 3.Działanie białek regulatorowych 4.Aktywacja proteolityczna 5.Działanie specyficznych inhibitorów 6.Zmiany aktywności zależne od pH; kompartmentalizacja 7. Autoproteoliza

3 Kontrola allosteryczna Małocząsteczkowe ligandy wiążąc się z enzymem oligomerycznym w określonym miejscu (centrum allosteryczne), powodują zmianę jego konformacji, a w efekcie – aktywności. Możliwe hamowanie lub zwiększanie aktywności. Regulacja płynna Hamowanie przez sprzężenie zwrotne

4 Kontrola allosteryczna Enzym karbamoilotransferaza asparaginianowa (ATCaza) katalizuje pierwszy etap biosyntezy pirymidyn, kondensację asparaginianu i karbamoilofosforanu CTP - końcowy produkt szlaku inicjowanego przez ATCazę – jest inhibitorem allosterycznym ATCazy

5 ATCaza jest białkiem oligomerycznym. Jedna cząsteczka enzymu składa się z 12 podjednostek: dwóch trimerów podjednostek katalitycznych i trzech dimerów podjednostek regulatorowych. Kontrola allosteryczna

6 Reakcja katalizowana przez karbamoilotransferazę asparaginianową Analog stanu przejściowego Stan przejściowy

7 ATCaza istnieje w dwóch stanach konformacyjnych. Stosunkowo zwarta forma T jest słabo aktywna katalitycznie, natomiast rozszerzona forma R jest w pełni aktywna. Związanie PALA, analogu stanu przejściowego reakcji katalizowanej przez ATCazę, stabilizuje formę R Kontrola allosteryczna

8 W nieobecności substratów i/lub regulatorów allosterycznych ATCaza znajduje się w stanie równowagi pomiędzy formą T i R. W tych warunkach równowaga jest wyraźnie przesunięta w stronę formy T (około 200 ). Kontrola allosteryczna

9 Wiązanie CTP z podjednostka regulatorową ATCazy stabilizuje formę T Kontrola allosteryczna

10 Enzymy allosteryczne wykazują kinetykę sigmoidalną Enzym allosteryczny można wyobrazić sobie jako mieszaninę dwóch enzymów wykazujących klasyczną kinetyke M-M, z których jeden wykazuje niskie powinowactwo do substratu (forma T), a drugi – wysokie (forma R). Ostateczna krzywa jest wynikiem złożenia dwóch krzywych cząstkowych. Przy niskich stężeniach substratu przeważa udział krzywej formy T; w miarę zwiększania [Asp] rośnie udział krzywej formy R.

11 Kontrola allosteryczna Regulatory allosteryczne modulują stan równowagi pomiędzy formami R i T Inhibitor allosteryczny przesuwa równowagę w stronę formy T Aktywator allosteryczny przesuwa równowagę w stronę formy R Wiązanie regulatorów allosterycznych z ATCazą zmienia wartość L

12 MODELE ODDZIAŁYWAŃ ALLOSTERYCZNYCH Model Hilla Wprowadzając: Y – stopień nasycenia; stosunek stężenia miejsc wiążących ligand zajętych przez cząsteczki liganda do ogólnego stężenia tych miejsc, czyli:

13 n wyznaczone eksperymentalnie jest na ogół niższe niż rzeczywista liczba miejsc wiązania; n < 1 - ujemny efekt kooperatywny; n = 1 – brak efektu kooperatywnego; n > 1 – dodatni efekt kooperatywny MODELE ODDZIAŁYWAŃ ALLOSTERYCZNYCH

14 Model Monoda, Wymana i Changeaux (jednoprzejściowy) Założenia: podjednostki zajmują równoważne pozycje; co najmniej jedna oś symetrii konformacja podjednostki zależy od oddziaływań z innymi podjednostkami istnieją dwa możliwe stany konformacyjne oligomeru: R i T zmiana R T zachowuje symetrię oligomeru MODELE ODDZIAŁYWAŃ ALLOSTERYCZNYCH

15 Y – stopień nasycenia miejsc wiązania ligandami R – część cząsteczek enzymu w stanie R MODELE ODDZIAŁYWAŃ ALLOSTERYCZNYCH

16 Model Koshlanda (sekwencyjny) Założenia: - wiązanie liganda z podjednostką zmienia jej konformację, co powoduje zmianę oddziaływań z inną podjednostką; - w nieobecności liganda występuje tylko jeden stan konformacyjny - zmiany konformacyjne są sekwencyjne - możliwy zarówno dodatni jak i ujemny efekt kooperatywny Wyniki badań wielu enzymów allosterycznych wskazują, że większość z nich zachowuje się zgodnie z modelem mieszanym, łączącym w sobie elementy modelu jednoprzejściowego i sekwencyjnego. MODELE ODDZIAŁYWAŃ ALLOSTERYCZNYCH

17 Modyfikacja kowalencyjna

18 Fosforylacja i defosforylacja enzymów Kinazy białkowe katalizują reakcje fosforylacji specyficznych reszt Ser, Thr lub Tyr. Fosfatazy białkowe katalizują reakcje hydrolitycznego usunięcia grup fosforanowych. Reszty Ser, Thr lub Tyr modyfikowane w wyniku działania kinaz białkowych wchodzą w skład specyficznych sekwencji rozpoznawanych przez kinazę. Kinazy i fosfatazy białkowe są aktywowane lub dezaktywowane przez małocząsteczkowe ligandy. Regulacja aktywności poprzez fosforylację/defosforylację ma często charakter 0/1, tzn. jedna z form regulowanego enzymu jest aktywna, a druga nie. Znane są jednak także przypadki, w których fosforylacja jedynie zwiększa albo zmniejsza aktywność enzymu lub w których zmienia podatność enzymu na działanie efektorów allosterycznych

19 KLASYFIKACJA KINAZ BIAŁKOWYCH Fosforylacja i defosforylacja enzymów

20 Zmiany konformacyjne fosforylazy glikogenowej zachodzące w wyniku fosforylacji Fosforylacja i defosforylacja enzymów

21 Inaktywacja centrum aktywnego dehydrogenazy izocytrynianowej w wyniku fosforylacji Ser113 Fosforylacja i defosforylacja enzymów

22 Kinazy białkowe A są aktywowane przez cAMP Mechanizm aktywacji kinazy białkowej A Kinaza A rozpoznaje sekwencję -Arg-Arg-Gly-Ser-Ile- W podjednostce regulatorowej kinazy A występuje sekwencja przypominająca substrat -Arg-Arg-Gly-Ala-Ile-

23 Fosforylacja i defosforylacja enzymów Podjednostka katalityczna kinazy A związana z fragmentem przypominającym substrat podjednostki regulatorowej Wiązanie sekwencji przypominającej substrat z kinazą A

24 Działanie białek regulatorowych Aktywność niektórych enzymów zmienia się w wyniku oddziaływania z białkami regulatorowymi Kalmodulina – białko wiążące wapń – jest białkiem regulatorowym Efekt działania kalmoduliny na kinazę białkową CaM

25 Miejsce wiązania wapnia w kalmodulinie posiada charakterystyczną konformację określaną jako motyw dłoni EF. Sposób wiązania kalmoduliny z kinazą CaM Działanie białek regulatorowych

26 Niektóre enzymy są syntezowane w postaci nieaktywnych zymogenów. Aktywacja zymogenów następuje w wyniku ich rozcięcia działaniem enzymów proteolitycznych. Aktywacja proteolityczna ma charakter nieodwracalny. Aktywacja proteolityczna Aktywacja proteolityczna chymotrypsynogenu Enzymy trawienne produkowane przez trzustkę są aktywowane proteolitycznie w jelicie cienkim

27 Konformacja chymotrypsynogenu i chymotrypsyny Grupa -aminowa reszty Ile16, wygenerowana w wyniku proteolizy chymotrypsynogenu, tworzy wiązanie jonowe z Asp194 Aktywacja proteolityczna

28

29 Kaskada czynników krzepliwości krwi

30 Działanie specyficznych inhibitorów Trzustkowy inhibitor trypsyny, małe białko o masie 6 kDa, jest niezwykle skutecznym Inhibitorem trypsyny (K d = M). Związek ten jest analogiem substratu. działanie inhibitora zabezpiecza strukturę komórek trzustki przed konsekwencjami przedwczesnej aktywacji trypsyny.

31 Zmiany konformacyjne cząsteczki katepsyny D zachodzące w wyniku zmiany pH środowiska a/ pH obojętne – cytozol. Fragment N-końcowy blokuje centrum aktywne b/ pH < 7 – endosom. Zmiana konformacyjna powoduje odsłonięcie dostępu do centrum aktywnego Zmiany aktywności zależne od pH

32 Autoproteoliza Niektóre białka, także enzymatyczne, zawierają w swojej strukturze samowycinające się fragmenty zwane inteinami. Zarówno uwolniona inteina jak i połączone eksteiny mogą wykazywać aktywność biologiczną Mechanizm autoproteolizy intein

33 Autoproteoliza Konformacja białka zawierającego inteinę z lewej – przed wycięciem z prawej – po wycięciu


Pobierz ppt "Regulacja aktywności enzymów Enzymologia-10. Fizjologiczne sposoby regulacji aktywności enzymów 1.Kontrola allosteryczna 2.Modyfikacja kowalencyjna 3.Działanie."

Podobne prezentacje


Reklamy Google