Regolazione allosterica e anelli di retroazione

Oggi parleremo di come la regolazione allosterica può influenzare la cinetica degli enzimi, ma prima rivediamo l’idea che la catalisi degli enzimi può essere divisa in due fasi, prima il legame degli enzimi al substrato e poi la formazione dei prodotti e usando questa informazione possiamo ricavare l’equazione di Michaelis-menten che ci permette di osservare il tasso di formazione dei prodotti di un enzima rispetto alla concentrazione del substrato. Ricordiamo inoltre che i substrati si legano tipicamente agli enzimi nel sito attivo, quindi cosa intendiamo quando diciamo regolazione allosterica? Beh, sappiamo che gli enzimi di solito hanno un sito attivo dove i substrati possono legarsi, ma gli enzimi possono anche avere quello che noi chiamiamo un sito allosterico e questi siti allosterici sono luoghi sull’enzima dove qualsiasi regolatore enzimatico può legarsi e ho messo questa stella qui solo per sottolineare che i siti allosterici possono essere ovunque sull’enzima e ci può essere qualsiasi numero di loro pure così che cosa significa quando diciamo regolatori bene noi generalmente diciamo che ci sono due tipi di regolatori ci sono attivatori allosterici che aumentano l’attività che aumentano l’attività enzimatica e li attivano e gli inibitori allosterici che diminuiscono l’attività enzimatica e inibiscono gli enzimi quindi diamo un’occhiata a cosa intendiamo per aumento e diminuzione dell’attività enzimatica da una prospettiva cinetica quindi ricordate l’equazione di Michaelis Menten e se stiamo assumendo che la concentrazione del substrato sia costante allora ci sono due modi per influenzare l’attività enzimatica o vo e in questo primo grafico ho disegnato tre curve diverse e la curva blu rappresenta l’enzima che funziona senza un regolatore allosterico, la curva rossa rappresenta un enzima con un inibitore allosterico e la curva verde rappresenta l’analisi dell’enzima con il vostro attivatore e in questo esempio gli attivatori e gli inibitori influenzano vo attraverso l’aumento o la diminuzione dei km poiché i valori v-max sembrano essere abbastanza vicini tra le tre curve quindi un attivatore qui potrebbe diminuire i km ora in questo esempio del collo abbiamo le stesse tre curve colorate ma invece di km che cambiano significativamente i regolatori sembrano cambiare v-max con l’attivatore che aumenta il valore v-max così ora che abbiamo parlato degli attivatori introduciamo l’idea del ciclo di feedback e l’idea di base è che un ciclo di feedback è quando si hanno prodotti a valle che regolano le reazioni a monte e capisco che questo può essere un discorso lungo quindi lasciate che vi mostri questa piccola sequenza di reazione dove abbiamo a che si forma attraverso la reazione 1 e B che si forma attraverso la reazione 2 e così via e così via ora diciamo che la molecola F ha agito come un attivatore per l’enzima che alimenta la reazione 1 quindi ha avuto un effetto positivo sull’attività dell’enzima uno ora lo chiameremmo un ciclo di feedback positivo positivo poiché la molecola F aumenta il tasso della reazione 1 che poi causa ancora più F da fare poiché abbiamo aumentato il tasso di formazione della molecola F ora diciamo che la molecola F ha avuto un effetto negativo sull’enzima 1 lo chiameremmo un ciclo di feedback negativo poiché la molecola F diminuisce il tasso della reazione 1 che porta a una diminuzione del tasso di formazione della molecola F quindi guardiamo un esempio di ciclo di retroazione solo per portare a casa il punto se sei ancora confuso ora la fosfofruttochinasi è un enzima coinvolto nella glicolisi e catalizza la conversione del fruttosio 6-fosfato e ATP per formare fruttosio 1 6 bisfosfato e adp ora ricordate che la glicolisi è un processo metabolico che le cellule utilizzano per generare ATP così qui sono molecola F o regolatore a valle dall’ultimo esempio è ATP e si scopre che ATP è un inibitore allosterico della fosfodiesterasi una cellula che dice che abbiamo ATP e non abbiamo bisogno di altro e non abbiamo bisogno della fosfofruttochinasi per spingere la glicolisi, quindi questo sarebbe un buon esempio di un ciclo di feedback negativo poiché la produzione di ATP rallenta la glicolisi e quindi rallenta il tasso della produzione di ATP ora perché l’ATP è sia un regolatore allosterico che un substrato per la fosfofruttochinasi possiamo chiamarlo un inibitore omo tropico che è un nuovo termine e lo chiamiamo un inibitore omo tropico perché il substrato e il regolatore sono la stessa molecola ora am P che è usato ATP è un attivatore per la fosfofruttochinasi e questo ha anche senso perché se i livelli di a MP sono alti allora i livelli di ATP sono probabilmente bassi ed è come se la cellula dicesse che abbiamo bisogno di ATP quindi abbiamo bisogno di gelo ma fruttosio chinasi per spingere la glicolisi lungo ora poiché a.m. P è una molecola regolatrice ma non un substrato del sito attivo per la fosfofruttochinasi sarebbe considerato un attivatore etero tropico poiché il substrato e il regolatore sono diversi.processi a più fasi e ricordate che la glicolisi è una sequenza di dieci fasi quindi perché c’è così tanta regolazione in corso per questa sola fase beh questa reazione particolare ha un Delta G molto negativo ed è in realtà negativo di quattro virgola cinque kcal per mole e ciò significa che non è facilmente invertibile poiché ci sarà un grande rilascio di energia dalla reazione e ciò rende questa fase della glicolisi un eccellente punto di controllo per tutte le dieci fasi insieme poiché è più o meno una reazione a senso unicoCosa abbiamo imparato? Per prima cosa abbiamo imparato il concetto di storia d’amore e come le molecole regolatrici possono legarsi a siti allosterici invece che a siti attivi, in secondo luogo abbiamo imparato che questi regolatori allosterici influenzano la cinetica degli enzimi aumentando o diminuendo i km di Emax e in terzo luogo abbiamo imparato cos’è un ciclo di feedback e come in lunghi processi multi-fase come la glicolisi i migliori punti di controllo sono passi altamente impegnativi, quelli con valori Delta G molto negativi