Transcript Enzimología 4

Enzimas regulatorias
Las vías metabólicas están compuestas por grupos
coordinados
de
enzimas
que
realizan
específicamente un proceso metabólico. En general,
de las muchas enzimas que los componen, sólo
algunas están reguladas. Las enzimas regulatorias
catalizan reacciones que limitan la velocidad de todo
el proceso o son un paso cometido, es decir que
luego de traspuesto el proceso llegará hasta el final.
Las enzimas regulatorias frecuentemente
están en o cerca de las etapas iniciales de
un camino metabólico o en una
ramificación. La lógica operacional es
conservar energía, de modo que las
reacciones biosintéticas no serán activas a
menos que realmente se necesite el
metabolito producto de ese camino
Regulación de la actividad enzimática
• El camino de la biosíntesis
de un compuesto es
diferente de aquel que
conduce a su degradación
• Esta separación asegura
que los procesos son
termodinámicamente
favorables en ambas
direcciones
• Permite la regulación
recíproca
Catabólico
E1
E2
A
B
E3
C
D
anabólico 
Catabólico
E2
E1
A
E3
B
C
E4
anabólico 
D
Glc
ATP
Pi
DG<<0
DG<<0
ADP
H2O
Glc-6-P
Fru-6-P
DG<<0
+
Ejemplo:
glucólisis
F2,6P2
Pi
_
Fru-1,6-P2
DG<<0
H2O
PEP
DG<<0
ADP
OAA
ATP
Pyr
DG<<0
Ejemplo:
Síntesis de
guaninas
Varios pasos
Las 2 formas principales de
regulación:
1) control de la cantidad de enzima
(gruesa) o de los sustratos presentes
(fina)
2) alteración de la eficiencia catalítica
(fina)
Mecanismos:
1.compartimentación
2.cantidad de enzima
3.concentración de sustrato
4.inhibición reversible por productos
5.regulación alostérica
6.unión a proteínas
7.modificación covalente
8.escisión proteolítica
1.Compartimentación:
fotorespiración
1.Compartimentación:
Ciclo del glioxilato
1.Compartimentación:
Metabolismo de AG
2. Cambios en la cantidad de
enzima
• Sistemas constitutivos
• Sistemas adaptativos: inducibles (el S
provoca la síntesis) o represibles (el
producto final inhibe la síntesis)
Cambios en la cantidad de enzima: operones
Control positivo: el producto del gen regulador (o su interacción con una
proteína) activa la expresión de los genes.
Control negativo: el producto del gen regulador (o su interacción con una
proteína) reprime o impide la expresión de los genes.
Operon Lac
Inductor
5´-augguacaaccugcauggauccguacaac augguacaaccugcauggauccguacaac
Regulador Promotor Operador -----------------genes----------------------
1. La polimerasa lee el gen regulador, transcribe el ARN y se sintetiza la prot. represora
2. La proteina represora bloquea a la polimerasa
3. Al ingresar inductor, se une al represor (SU 34 kDa x 4)y lo libera de su unión al gen
operador
4. La polimerasa avanza al inicio de la transcripción y transcribe a los genes: ßgalactosidasa, galactósido permeasa y tiogalactósido transacetilasa
TCACNCCAC
H
Ceramida
Fosfocolina
http://www.cumc.columbia.edu/publications/in-vivo/Vol1_Iss6_mar25_02/regulation.html
3. Cambios en la concentración de sustrato
Figura 2
120
Velocidad relativa (%)
100
Rango de la [S]
in vivo
+ activador
actividad sin efectores
80
60
+ inhibidor
40
20
0
[S]
4. Inhibición reversible por productos u otros
metabolitos
Retroinhibición
Retroinhibición por producto
final en un camino lineal
E1
A
E2
B
E3
C
E4
D
E5
E
E6
F
P
Secuencial
E1
A
E2
B
E4
E
F
P
G
H
Q
E3
C
D
E5
Concertada
E1
A
E2
B
E4
E
F
P
G
H
Q
E3
C
D
E5
E4
E2
A
B
E
F
P
G
H
Q
E3
C
D
Enzimas
E5
isofuncionales
Acumulativa
E1
A
E2
B
E4
E
F
P
G
H
Q
E3
C
D
E5
5. Regulación alostérica
v
Fosfofructokinasa
6. Unión a proteínas
Calmodulina
Proteína reguladora de la Glucokinasa
GK
PR
7. Modificación covalente
1.
2.
3.
4.
Fosforilación
Reducción de –SH
Acilación
Adición de nucleótidos
Fosforilación: glucógeno sintetasa, glucógeno
fosforilasa, PEP carboxilasa, etc. etc. Se da en varios
aminoácidos.
-OH + ATP 
Prot-OH + ATP  Prot-O-PO3- + ADP
P
+ ADP
Fosfotreonina
Fosfoserina
Fosfotirosina
O
P-arginina
N
N
2-
O3 P
P-lisina
OH
NH2
P-histidina
Reducción de –SH
Glutationilación
Glutamato
Cisteina
g-Glutamilcisteína
Glicina
Glutation
H2O2
H2O
SH
Grx -SSG
Glut PO
GSNO
Nitroso
glutatión
SOH
GSH
GSSG
HNO
Ác, sulfénico
GSH
glutationilación
SSG
Grx -S
H2O
En plantas: GaPDH, TPI, aldolasa
En animales: GaPDH, piruvato kinasa, ICDH, a-KGDHetc.
Glu + NH3+ + ATP  Gln + ADP + Pi
Gln (-)
ATP,aKG (+)
UTP
PPi
Uridil transferasa
-OH
Gln
sintetasa
activa
*
ATasa
ATP
-OH
ATasa
Desadenilación
Adenilación
PII
ADP
PPi
Pi
Gln
sintetasa -O-AMP
inactiva
Uridil transferasa
UMP
H2O
PII
-O-UMP
8. Escisión proteolítica
1
122
S-S
201
136
245
S-S
Tripsina
Arg
1
245
S-S
S-S
¶ Quimotripsina
2 péptidos
Leu
Ile
1
S-S
Tyr
Ala
146
149
S-S
245
QUIMOTRIPSINÓGENO
(inactivo)
Tripsina
Val-(Asp)4-Lys-Ile
enteropeptidasa
Ile7
Val- (Asp)4 - Lys
+