Allosterische regulatie en terugkoppellussen

Dus vandaag gaan we het hebben over hoe allosterische regulatie de kinetiek van enzymen kan beïnvloeden, maar laten we eerst eens kijken naar het idee dat de katalyse van enzymen kan worden verdeeld in twee stappen, ten eerste de binding van enzymen aan substraat en ten tweede de vorming van producten en met behulp van deze informatie kunnen we de michaelis-mentenvergelijking afleiden waarmee we de productvormingssnelheid van een enzym kunnen aflezen aan de substraatconcentratie. Vergeet ook niet dat substraten zich doorgaans aan enzymen binden op de actieve plaats. Dus wat bedoelen we met allosterische regulering? We weten dat enzymen meestal een actieve plaats hebben waar substraten zich kunnen binden, maar enzymen kunnen ook een zogeheten allosterische plaats hebben. en deze allosterische plaatsen zijn plaatsen op het enzym waar een enzymregulator kan binden en ik heb dit sterretje hier neergezet om aan te geven dat allosterische plaatsen overal op het enzym kunnen zijn en dat er een willekeurig aantal van kunnen zijn dus wat bedoelen we als we zeggen regulatoren nou we zeggen over het algemeen dat er twee soorten regulatoren zijn er zijn allosterische activatoren die de enzymactiviteit verhogen activiteit verhogen en activeren en allosterische remmers die de enzymactiviteit verlagen en de enzymen remmen. Laten we eens kijken wat we bedoelen met het verhogen en verlagen van de enzymactiviteit vanuit kinetisch oogpunt. Herinner je de Michaelis Menten-vergelijking en als we aannemen dat de substraatconcentratie constant is, dan zijn er twee manieren om de enzymactiviteit of vo te beïnvloeden en in deze eerste grafiek heb ik drie verschillende curven getekend en de blauwe curve stelt het enzym voor dat functioneert zonder een allosterische regulator, de rode curve stelt een enzym voor met een allosterische remmer en de groene curve stelt het enzym voor dat een activator analyseert en in dit voorbeeld beïnvloeden de activatoren en remmers de vo door ofwel de km te verhogen of te verlagen, aangezien de v-max-waarden vrij dicht bij elkaar liggen tussen de drie curven, dus een activator hier zou km kunnen verlagen. Nu hebben we in dit nekvoorbeeld dezelfde drie gekleurde curven, maar in plaats van km significant te veranderen, lijken de regulatoren v-max te veranderen, waarbij de activator de v-max-waarde verhoogt.laten we nu het idee van de terugkoppelingslus introduceren en het basisidee is dat een terugkoppelingslus inhoudt dat stroomafwaartse producten stroomopwaartse reacties reguleren en ik begrijp dat dit een mond vol kan zijn, dus laat me u deze kleine reactiesequentie zien waar we a hebben die gevormd wordt door reactie 1 en B die gevormd wordt door reactie 2 enzovoort enzovoort. Laten we nu zeggen dat molecule F als een activator fungeerde voor het enzym dat reactie 1 aandrijft, dus een positief effect had op de activiteit van enzym 1. We zouden dit een positieve terugkoppelingslus noemen lus, omdat molecuul F de snelheid van reactie 1 verhoogt, waardoor nog meer F wordt aangemaakt, aangezien we de snelheid van de vorming van molecuul F hebben verhoogd. Stel dat molecuul F een negatief effect had op enzym 1, dan noemen we dit een negatieve terugkoppellus, omdat molecuul F de snelheid van reactie 1 verlaagt van reactie 1, wat leidt tot een afname in de snelheid van de vorming van molecuul F. Laten we eens kijken naar een voorbeeld van een terugkoppelingslus om het punt echt duidelijk te maken als je nog steeds in de war bent. Fosfofructokinase is een enzym dat betrokken is bij de glycolyse en het katalyseert de omzetting van fructose-6-fosfaat en ATP tot fructose-6-fosfaat.fosfaat en ATP tot fructose 16 bisfosfaat en adp. Onthoud nu dat glycolyse een metabolisch proces is dat cellen gebruiken om ATP te genereren dus hier zijn molecuul F of downstream regulator van het laatste voorbeeld is ATP en het blijkt dat ATP een allosterische remmer is van fosfodiësterase, een cel die zegt dat we ATP hebben en niet meer nodig hebben en dat we geen fosfofructokinase nodig hebben om de glycolyse voort te stuwen, dus dit zou een goed voorbeeld zijn van een negatieve terugkoppellus, omdat het maken van ATP de glycolyse vertraagt en dus de snelheid vertraagt ATP-productie nu omdat ATP zowel een allosterische regulator als een substraat voor fosfofructokinase is kunnen we het een homo tropische remmer noemen wat een nieuwe term is en we noemen het een homo tropische remmer omdat het substraat en de regulator dezelfde molecule zijn nu am P dat wordt opgebruikt ATP is een activator voor fosfofructokinase en dit is ook logisch want als een MP niveaus hoog zijn dan zijn ATP niveaus waarschijnlijk laag en het is alsof de cel zegt dat we ATP nodig hebben dus we hebben vorst maar fructose kinase nodig om glycolyse voort te duwen nu aangezien a.m. P een regulerende molecule is maar geen actief sitesubstraat voor fosfofructokinase zou het beschouwd worden als een hetero tropische activator aangezien het substraat en de regulator verschillend zijn. Het laatste punt dat ik wil maken is dat specifieke reacties uitstekende controlepunten zijn voor lange multi-processen en onthoud dat glycolyse een opeenvolging van tien stappen is, dus waarom is er zoveel regulatie voor deze ene stap? Nou deze reactie heeft een zeer negatieve Delta G en het is eigenlijk negatief vier punt vijf kcal per mol en dat betekent dat het niet gemakkelijk omkeerbaar is omdat er een grote hoeveelheid energie vrijkomt bij de reactie en dit maakt deze stap van glycolyse een uitstekend controlepunt voor alle tien stappen samen omdat het min of meer een een-wegs reactie is.Dus wat hebben we geleerd? Ten eerste hebben we geleerd over het concept van een liefdesverhaal en hoe regulerende moleculen zich kunnen binden aan allosterische plaatsen in plaats van actieve plaatsen. Ten tweede hebben we geleerd dat deze allosterische regulatoren de kinetiek van enzymen beïnvloeden door de km van Emax te verhogen of te verlagen en ten derde hebben we geleerd wat een terugkoppellus is en hoe in lange meerstapsprocessen zoals pollicis de beste controlepunten zeer committerende stappen zijn, degene met zeer negatieve Delta G waarden