enzima reguladora - Regulatory enzyme

A enzima reguladora é uma enzima em uma bioquímica via que, através das suas respostas para a presença de certas outras biomoléculas , regula a actividade da via. Isso geralmente é feito por caminhos cujos produtos podem ser necessários em quantidades diferentes em momentos diferentes, tais como hormona de produção. Existem enzimas reguladoras em concentrações elevadas (Vmax baixo) de modo a sua actividade pode ser aumentada ou diminuída com mudanças em concentrações de substrato.

As enzimas que catalisam reacções químicas de novo e de novo são chamadas enzimas reguladoras.

visão global

Geralmente, considera-se que uma proteína estruturada hiperbólica em condições de mídia específicos está pronto para fazer a sua tarefa, é ativo, mas alguns desativação específico, são responsáveis ​​pela regulação de algumas vias metabólicas. enzimas reguladoras são geralmente a primeira enzima em um sistema multienzimático: o produto da reacção catalisada pela primeira enzima é o substrato da segunda enzima, então a célula pode controlar a quantidade de produto resultante por meio de regular a actividade da primeira enzima da caminho.

Existem várias estratégias de activação e desactivação das enzimas reguladoras. Enzimas reguladoras exigem um processo de activação adicional e precisa de passar por algumas modificações no seu 3D, a fim de tornar funcional, por exemplo, catalisar enzimas (enzimas reguladoras). A regulação da activação destas enzimas catalisam é necessária, a fim de regular a toda a velocidade de reacção, de modo que é possível obter a quantidade de produto necessária em qualquer momento, que faz com que as enzimas reguladoras têm uma importância biológica . Portanto, enzimas reguladoras, por sua activação controlada e são de dois tipos: enzimas alostéricos e enzimas covalentemente modulados; no entanto, uma enzima pode combinar os dois tipos de regulamentação.

enzimas alostéricos

Em a) as funções enzimáticas alostéricos normalmente. Em b), ela é inibida

Este tipo de enzimas apresenta dois locais de ligao: o substrato da enzima e os efectores . Os efectores são pequenas moléculas que modulam a actividade da enzima; eles funcionam através de reversível, a ligao de um metabolito de regulação no sítio alostérico não covalente (que não é o local activo). Quando ligado, estes metabolitos não participam na catálise diretamente, mas eles ainda são essenciais: eles levam a mudanças conformacionais em uma parte concreta da enzima. Estas alterações afectam a conformação global do local activo, causando modificações sobre a actividade da reacção .

propriedades

enzimas alostéricos são geralmente maior em massa de outras enzimas. Diferente de ter uma única enzima subunidade, neste caso, eles são compostos de múltiplas subunidades, que contêm sítios activos e ligação de moléculas reguladoras locais.

Eles apresentam uma cinética especiais: a cooperação . Em aqui, alterações de configuração em cada cadeia da proteína reforçar as mudanças nas outras cadeias. Estas mudanças ocorrem nos níveis terciário e quaternário de organização.

Com base em modulação, eles podem ser classificados em dois grupos diferentes:

• Enzimas alostéricos homotrópica : substrato e efectora desempenhar um papel na modulação da enzima, que afecta a actividade catalítica da enzima.
• Enzimas alostéricos heterotópica : apenas o efector desempenha a função de modulação.

inibição por retroacção

Em alguns sistemas de multienzimáticos, a enzima é inibida pelo produto final sempre que a sua concentração é superior aos requisitos da célula. Assim, a velocidade da reacção pode ser controlada pela quantidade de produto que é necessário para a célula (quanto menor a exigência é, mais lenta será a reacção vai).

Realimentação inibição é uma das funções mais importantes de proteínas. Devido à inibição feedback, uma célula é capaz de saber se a quantidade de um produto é suficiente para a sua subsistência ou há uma falta do produto (ou há excesso de produto). A célula é capaz de reagir a esse tipo de situação de um modo mecânico e resolver o problema da quantidade de um produto. Um exemplo de inibição por retroacção em células humanas é a proteína aconitase (uma enzima que catalisa a isomerização de citrato a isocitrato). Quando a célula necessita de ferro, esta enzima perde a molécula de ferro e as suas alterações do formulário. Quando isto acontece, o aconitase é convertido para IRPF1 , um repressor de tradução ou ARNm estabilizador que reprime a formação de proteínas de ligação de ferro e favorece a formação de proteínas que podem obter ferro a partir de reservas da célula

enzimas covalentemente modulados

Aqui, a forma activa e inactiva as enzimas são alteradas devido à modificação covalente das suas estruturas, que é catalisada por outras enzimas. Este tipo de regulação consiste na adição ou eliminação de algumas moléculas que podem ser ligados à proteína enzima. Os grupos mais importantes, que funcionam como modificadores são fosfato, metilo, uridina, adenina e ribosilo adenosina difosfato. Estes grupos são ligados a ou eliminado da protea por outras enzimas. A modificação covalente mais notável é a fosforilação . Serina, treonina e tirosina são aminoácidos comuns que participam em modificações covalentes e são utilizados para controlar as actividades catalíticas da enzima. Quinase e as fosfatases são geralmente enzimas que afectam estas modificações, o que resulta na mudança de estados conformacionais da afinidade de ligao ao substrato conhecido.

fosforilação

A fosforilação de uma enzima

A fosforilação é a adição de fosfato de grupos de proteínas, que é o mecanismo de modificação regulamentar mais frequente nas nossas células. Este processo ocorre em células procariotas e eucariotas (neste tipo de células, um terço ou metade da fosforilação de proteínas experiência). Devido à sua frequência, a fosforilação tem muita importância em vias regulatórias em células.

A adição de um grupo fosfato para uma enzima é catalisada por enzimas quinase , enquanto a eliminação deste grupo é catalisada por enzimas fosfatase . A frequência de fosforilao como um mecanismo de regulação é, devido à facilidade de mudar de forma fosforilada de forma desfosforilado.

A fosforilação ou desfosforilação fazer a enzima ser funcional no momento em que a célula necessita a reacção a acontecer. Os efeitos produzidos pela adição de grupos fosforilo que regulam a cinética de uma reacção podem ser divididos em dois grupos:

• A fosforilação altera a conformação de uma enzima de uma forma mais activa ou inactiva (por exemplo, regulação de fosforilase de glicogénio ). Cada grupo contém fosfato de duas cargas negativas, de modo que a adição desse grupo pode causar uma alteração importante na conformação da enzima. O fosfato pode atrair aminoácidos carregados positivamente ou criar interacções repulsivas com aminoácidos carregados negativamente. Estas interacções podem alterar a conformação e a função da enzima. Quando uma enzima fosfatase remove os grupos fosfato, esta enzima retorna à sua conformação inicial.
• A fosforilação modifica a afinidade da enzima para o substrato (por exemplo, fosforilação de isocitrato desidrogenase cria repulsão electrostática que inibe a união do substrato para o centro activo). Fosforilação pode ter lugar no centro ativo da enzima. Ele pode mudar a conformação deste centro ativo, para que ele possa reconhecer o substrato ou não. Além disso, o fosfato de ionizado pode atrair algumas partes do substrato, que podem juntar-se à enzima.

Fosforilação e desfosforilação pode ocorrer como resultado da resposta a sinais que alertam sobre uma mudança no estado celular. Isto significa que algumas vias enzimas reguladoras onde participam são regulados pela fosforilação após um sinal específico: uma mudança na célula.

Algumas enzimas pode ser fosforilada em vários sites. A presença de um grupo fosforilo em uma parte de uma proteína pode depender da dobragem da enzima (que pode tornar a proteína mais ou menos acessível a cinase de proteínas) e a proximidade de outros grupos fosforilo.

proteólise

Quimotripsinogénio (o precursor de quimotripsina). Pintado de vermelho a ILE16 resíduo e em verde a ARG15 resíduo ambos envolvidos na activação da enzima. Em azul escuro o resíduo ASP 194 que será mais tarde interagir com ILE 16.

Gama-quimotripsina. Em vermelho a ILE16 resíduo que agora está a interagir com Asp194, em azul escuro. O primeiro passo da activação de enzimas: a ligação peptídica ARG15-ILE16 foi hidrolisado libertando a amina ILE16, carregado positivamente em condições fisiológicas. A amina vai fortemente interagir com o radical carregado negativamente a partir de Asp194, vai ser estabelecida uma ligação iónica.

Gama-Quimotripsina, um complexo de alfa-quimotripsina. Imagens modificado a partir de PDB

Algumas enzimas necessita de passar por um processo de maturação para ser activado. Um precursor (estado inactivo, melhor conhecido como zimogénio ) é sintetizado pela primeira vez, e, em seguida, cortando algumas ligações peptídicas específicas (catálise enzimática por cisão selectiva hidrolítica), a sua conformao em 3D é altamente modificados em um estado funcional catalítica, obtendo-se a enzima activa.

A proteólise é irreversível e, normalmente, um processo não-específica. O mesmo activador pode modular diferentes enzimas reguladoras: uma vez que a tripsina é activado, activa muitas outras enzimas hidrolíticas. A proteólise pode também ser rápido e simples, de modo a hidrólise de uma única ligação peptídica pode ser o suficiente para alterar a conformação da proteína e criar uma zona activa, permitindo que a interacção entre a enzima e o substrato, por exemplo, quimotripsina activação (como pode ser visto nas imagens).

Muitos tipos diferentes de proteínas com diferentes funções no metabolismo são activadas por proteólise para grandes razões:

• poderosas enzimas hidrolíticas, por exemplo, enzimas digestivas, são activados por proteólise, para que possamos garantir que eles são incapazes de hidrolisar qualquer proteína dispostos até se chegar ao lugar certo: hidrolisar zimog�ios proteínas são sintetizadas no pâncreas e acumulada em vesículas onde permanecem inofensivo. Quando eles são necessários, algum estímulo hormonal ou nervoso provoca a liberação dos zimog�ios direito de intestino e eles são ativados.
• Algumas respostas eventuais deve ser imediata, de modo que as enzimas catalisam as reacções necessitam de ser preparados, mas não activa, por essa razão, um zymogen é sintetizada e fica pronto para ser rapidamente activada. resposta de coagulação é baseada na cascata enzimática maturação proteólise. Assim, ao activar um primeiro enzima catalisadora uma grande quantidade das seguintes enzimas é activado e a quantidade de produto necessária é alcançada, uma vez que é necessário.
• Proteínas de tecidos conjuntivos como o colagénio (zimogénio: procolagen), hormonas como insulina (zimogénio: proinsulina) e proteínas envolvidos em processos de desenvolvimento e apoptose (morte celular programada) são activados por proteólise também.

A proteólise é irreversível, o que implica a necessidade de um processo de desactivação da enzima. Os inibidores específicos, análogo ao substrato, vai aderir fortemente a enzima, bloqueando o substrato para se juntar a enzima. Esta união pode durar meses.

Referências