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i principali tipi di regolazione enzimatica sono:
°CONTROLLO ALLOSTERICO (millisecondi) eterotropico (sensori per l’ambiente chimico) o omotropico (cooperatività)
°ISOENZIMI E COMPARTIMENTALIZZAZIONEenzimi omologhi con specifiche caratteristiche catalitiche, espressi in specifici
tessuti, comparti cellulari o stadi dello sviluppo
°CONTROLLO GENICO (minuti/ore)espressione degli enzimi solo quando serve mediante regolazione dei geni
°MODIFICAZIONI COVALENTI REVERSIBILI (secondi)fosforilazione (proteina chinasi) e defosforilazione (proteina fosfatasi)
°MODIFICAZIONI COVALENTI IRREVERSIBILI (permanente)attivazione proteolitica di zimogeni
°INIBIZIONE COMPETITIVAinibitori specifici che bloccano il sito attivo
ENZIMI: STRATEGIE REGOLATORIE
H
inibizione a feedback
ATP -
CTP
–
sensore per livello energetico
+
2
-
-+
-
Hcarbammil Asp N-carbammil fosfato aspartato diidroorotato
CONTROLLO ALLOSTERICO – aspartato transcarbamilasi (ATCasi) batterica
+ PO42-
• L’ACTasi è l’enzima iniziale di una catena enzimatica che catalizza la produzione
di CTP
2 subunità catalitiche (C) (3 catene αααα ciascuna)
3 subunità regolatrici (R)(2 catene ββββ ciascuna).
sito attivo all’interfaccia fradue subunità catalitiche
αααα
Asp
CP
attivazione omotropica
αααα
αααα
CTP
C
r
analogo dello stato
di transizione (inibitore)
ATCasi - reazione
aspartato transcarbamilasi di E. coli - meccanismo
[Asp]
ATPCTP
v
disattivazione eterotropica (CTP)Stato T
(meno attivo)
Stato R(più attivo)
attivazione omotropica (substrato)attivazione eterotropica (ATP)
sito di legame per effettore allosterico:
ATP ↑↑↑↑CTP ↓↓↓↓
Zn++ (ruolo strutturale)
substrato
substrato
cAMP = adenosina-3’,5’-monofosfato ciclica
PKA - una chinasi multifunzionale inserita in una cascata enzimatica
ormone
fosfatasi
H2O
Pi
ATP ���� cAMP
iE4
aE4− PADP
ATP
CONTROLLO COVALENTE REVERSIBILE: Fosforilazione
(Proteina chinasi A)(multifunzionale)
(iE2 ����aE2)PKA attiva
(iE3 ����aE3- P )
Proteina chinasidedicata attiva
adenilato ciclasi (iE1 ����aE1)
CONTROLLO AD INIBIZIONE (proteina di controllo)
Attivazione della PKA da parte di cAMP ( ≈≈≈≈ 10 nM)
C CRX
R
S
R
Z
X
enzima substrato
R
AZ
R
cAMP
cAMP
subunitàcatalitica
R
AZ
RcAMPcAMP
RX
R
S
R
Z
XR
S
R
Z
XP
cAMPcAMP
Proteina Chinasi A (PKA) inattiva
Proteina Chinasi A (PKA) attiva
subunità del repressore
CONTROLLO COVALENTE IRREVERSIBILE - attivazioni proteolitiche
pancreas
zimogeni ed enzimi digestivi
tripsinogeno tripsinaauto
αααα-chimotripsina
chimotripsinogeno
ππππ-chimotripsinaauto
proelastasi
procarbossipeptidasi
elastasi
carbossipeptidasi
pepsinapepsinogenoHCl
prolipasi
lipasi
stomaco
inibitorepancreaticodellatripsina
antielastasi
–
–
Asp
Lys
via intrinseca
superficie tessutale danneggiatachininogeno, callicreina
via estrinseca
trauma
antitrombina
––
nei fatt. VII, IX, X, trombina: Glu γγγγ-carbossiglutammicovitamina K
Cascata di coagulazione del sangue
Formazione di un coagulo di fibrina
�
fibrinogeno
transglutamminasi(Factor XIIIa)
� �
�
degradazione
fibrinopeptidifibrinamonomerica
trombina
�
� �
�
fibrina multimerica
residui anioniciresidui cationici
legami
covalenti
Gln--CONH2 + NH2----Lys
Gln--CONH----Lys + NH2
transglutamminasi
Anticoagulanti: antitrombina, proteina C, cumarine, antiaggreganti piastrinici
Acido γ-glutamico (Gla)
dicumarolo
warfarina
Analoghi della vitamina K
Glu
Circulation
����
NH2
COOH
Gla Gla
Pro-Thrombin
SS
proteolytic cut
����
NH2
COOH
Gla Gla
Thrombin
Pro-
SS
collagen
WOUNDvWF
endothelium
plateletPL surface
�� � � �
Ca CaVaXa
Le piastrine si associano ai
filamenti di fibrina per
formare il coagulo.
Piastrine adese rilasciano
sostanze (es. trombossani)
che reclutano altre piastrine