Allosterická regulace a zpětnovazební smyčky

dnes si povíme, jak může alosterická regulace ovlivnit kinetiku enzymů, ale nejprve si zopakujeme, že katalýzu enzymů lze rozdělit do dvou kroků, jednak na vazbu enzymů na substrát a jednak na tvorbu produktů, a na základě této informace můžeme odvodit michaelis-mentenovu rovnici, která nám umožňuje sledovat rychlost tvorby produktů enzymů v závislosti na koncentraci substrátu. Nezapomeňte také, že substráty se obvykle vážou na enzymy v aktivním místě, takže co máme na mysli, když říkáme alosterická regulace. Víme, že enzymy mají obvykle aktivní místo, kam se mohou vázat substráty, ale enzymy mohou mít také tzv. alosterickou regulaci. a tato alosterická místa jsou místa na enzymu, kde se může vázat jakýkoli enzymový regulátor, a já jsem sem dal tu hvězdičku, abych zdůraznil, že alosterická místa mohou být kdekoli na enzymu a může jich být také libovolný počet, takže co máme na mysli, když říkáme regulátory, no, obecně říkáme, že existují dva typy regulátorů, jsou to alosterické aktivátory, které zvyšují enzymatickou aktivitu, a jsou to alosterické aktivátory, které zvyšují enzymatickou aktivitu. a aktivují je, a alosterické inhibitory, které snižují enzymatickou aktivitu a inhibují enzymy, takže se podívejme na to, co máme na mysli zvyšováním a snižováním enzymatické aktivity z kinetického hlediska, takže si vzpomeňme na Michaelisovu Mentenovu rovnici, a pokud předpokládáme, že koncentrace substrátu je konstantní, pak existují dva způsoby, jak ovlivnit enzymatickou aktivitu nebo vo a v tomto prvním grafu jsem nakreslil tři různé křivky a modrá křivka představuje enzym fungující vůbec bez alosterického regulátoru červená křivka představuje enzym s alosterickým inhibitorem a zelená křivka představuje analýzu enzymu vaším aktivátorem a v tomto příkladu aktivátory a inhibitory ovlivňují vo buď zvýšením, nebo snížením km, protože v-max hodnoty se zdají být mezi těmito třemi křivkami docela blízké, takže aktivátor zde může snižovat km, nyní v tomto příkladu s krkem máme stejné tři barevné křivky, ale místo toho, aby se km výrazně měnil, zdá se, že regulátory mění v-max s aktivátorem zvyšujícím v-Nyní, když jsme hovořili o aktivátorech, představíme si myšlenku zpětnovazební smyčky a základní myšlenka je, že zpětnovazební smyčka je, když máte následné produkty, které regulují následné reakce, a chápu, že to může být příliš mnoho slov, takže vám ukážu tuto malou sekvenci reakcí, kde máme A tvořící se prostřednictvím reakce 1 a B tvořící se prostřednictvím reakce 2 a tak dále a tak dále Nyní řekněme, že molekula F působila jako aktivátor pro enzym pohánějící reakci 1, takže měla pozitivní vliv na aktivitu enzymu 1. Nyní bychom to nazvali pozitivní zpětnou vazbou. protože molekula F zvyšuje rychlost reakce 1, která pak způsobí, že se vytvoří ještě více F, protože jsme zvýšili rychlost tvorby molekuly F. Nyní řekněme, že molekula F měla negativní účinek na enzym 1, nazvali bychom to smyčkou negativní zpětné vazby, protože molekula F snižuje rychlost což vede ke snížení rychlosti tvorby molekuly F, takže se podívejme na příklad zpětnovazební smyčky, abychom vám to vysvětlili, pokud jste stále zmateni, fosfofruktokináza je enzym, který se podílí na glykolýze a katalyzuje přeměnu fruktózy 6-fosfátu a ATP za vzniku fruktosy 1 6 bisfosfátu a adp a teď si vzpomeňte, že glykolýza je metabolický proces, který buňky používají k tvorbě ATP, takže tady je molekula F nebo downstream regulátor z posledního příkladu je ATP a ukazuje se, že ATP je alosterický inhibitor. fosfodiesterázy buňka říká, že máme ATP a že už ho vlastně nepotřebujeme a že nepotřebujeme fosfofruktokinázu, aby poháněla glykolýzu, takže by to byl dobrý příklad smyčky negativní zpětné vazby, protože tvorba ATP zpomaluje glykolýzu a tím zpomaluje rychlost. protože ATP je zároveň alosterickým regulátorem a substrátem pro fosfofruktokinázu, můžeme to nazvat homo tropickým inhibitorem, což je nový termín, a nazýváme to homo tropickým inhibitorem, protože substrát a regulátor jsou nyní stejná molekula. P, který se spotřebovává ATP, je aktivátorem pro fosfofruktokinázu a to také dává smysl, protože pokud je hladina a MP vysoká, pak je hladina ATP pravděpodobně nízká a je to, jako by buňka říkala, že potřebujeme ATP, takže potřebujeme mráz, ale fruktóza kinázu, aby poháněla glykolýzu, protože a.m. P je regulační molekula, ale není substrátem aktivního místa pro fosfofruktokinázu, byla by považována za hetero tropický aktivátor, protože substrát a regulátor jsou odlišné. nyní poslední bod, který chci uvést, je, že specifické reakce jsou vynikajícími kontrolními body pro dlouhé multi-a nezapomeňte, že glykolýza je desetistupňová sekvence, tak proč je tolik regulace pro tento jeden krok, no, tato konkrétní reakce má velmi zápornou deltu G a je vlastně záporná čtyři a půl kcal na mol, což znamená, že není snadné ji zvrátit, protože dojde k velkému uvolnění energie z reakce, a to dělá z tohoto kroku glykolýzy vynikající kontrolní bod pro všech deset kroků dohromady, protože je to víceméně jednokrokový proces.Tak co jsme se naučili, no zaprvé jsme se dozvěděli o konceptu love story a o tom, jak se regulační molekuly mohou vázat na alosterická místa místo aktivních míst, zadruhé jsme se dozvěděli, že tyto alosterické regulátory ovlivňují v enzymech kinetiku tím, že zvyšují nebo snižují km Emax, a zatřetí jsme se dozvěděli, co je to zpětnovazební smyčka a jak v dlouhých vícekrokových procesech, jako je pollicis, jsou nejlepšími kontrolními body vysoce závazné kroky ty s velmi zápornými hodnotami Delta G

.