Allosterisk reglering och återkopplingsslingor

Så idag ska vi prata om hur allosterisk reglering kan påverka enzymkinetiken, men låt oss först gå igenom idén att enzymkatalysen kan delas upp i två steg, först enzymernas bindning till substratet och sedan bildandet av produkter, och med hjälp av denna information kan vi härleda michaelis-menten-ekvationen som gör det möjligt för oss att titta på ett enzyms produktbildningshastighet med avseende på substratkoncentrationen. Kom också ihåg att substrat vanligtvis binder till enzymer vid den aktiva platsen så vad menar vi när vi säger allosterisk reglering, så vi vet att enzymer vanligtvis har en aktiv plats där substrat kan binda, men enzymer kan också ha vad vi kallar en allosterisk Dessa allosteriska platser är platser på enzymet där en enzymregulator kan binda, och jag har satt den här stjärnan här bara för att påpeka att allosteriska platser kan finnas var som helst på enzymet och att det kan finnas hur många som helst av dem också, så vad menar vi när vi säger regulatorer? aktivitet och aktiverar dem och allosteriska hämmare som minskar den enzymatiska aktiviteten och hämmar enzymerna så låt oss ta en titt på vad vi menar med att öka och minska den enzymatiska aktiviteten ur ett kinetiskt perspektiv så kom ihåg Michaelis Menten ekvationen och om vi antar att substratkoncentrationen är konstant så finns det två sätt att påverka den enzymatiska aktiviteten eller vo och vo och vo. I den här första grafen har jag ritat tre olika kurvor och den blå kurvan representerar enzymet som fungerar utan en allosterisk regulator alls, den röda kurvan representerar ett enzym med en allosterisk hämmare och den gröna kurvan representerar enzymet som analyserar din aktivator och i det här exemplet påverkar aktivatorerna och inhibitorerna vo genom att antingen öka eller minska km eftersom v-max-värdena verkar ligga ganska nära varandra mellan de tre kurvorna, så en aktivator här kan minska km. I det här nackexemplet har vi samma tre färgade kurvor, men i stället för att km förändras avsevärt verkar regulatorerna förändra v-max med aktivatorn som ökar v-max värdet så nu när vi har pratat om aktivatorer i låt oss introducera idén om återkopplingsslingan och den grundläggande idén är att en återkopplingsslinga är när du har produkter i nedströmsledet som reglerar reaktioner i uppströmsledet och jag förstår att detta kan vara en munfull så låt mig visa dig den här lilla reaktionssekvensen där vi har a som bildar vara genom reaktion 1 och B som bildar se genom reaktion 2 och så vidare och så vidare nu låt oss säga att molekyl F fungerade som en aktivator för enzymet som driver reaktion 1 så att det hade en positiv effekt på enzymet ettas aktivitet nu skulle vi kalla detta för en positiv återkoppling Vi skulle kalla detta en positiv återkopplingsslinga eftersom molekyl F ökar reaktionshastigheten för reaktion 1, vilket sedan leder till att ännu mer F bildas eftersom vi har ökat bildningshastigheten för molekyl F. Låt oss nu säga att molekyl F hade en negativ effekt på enzym 1. Vi skulle kalla detta en negativ återkopplingsslinga eftersom molekyl F minskar reaktionshastigheten för enzym 1. av reaktion 1 vilket leder till en minskning av bildningshastigheten av molekyl F så låt oss titta på ett exempel på en återkopplingsslinga bara för att verkligen driva hem poängen om du fortfarande är förvirrad nu fosfofruktokinas är ett enzym som är involverat i glykolysen och det katalyserar omvandlingen av fruktos 6-fosfat och ATP för att bilda fruktos 1 6 bisfosfat och adp Kom ihåg att glykolysen är en metabolisk process som cellerna använder för att generera ATP så här är molekyl F eller nedströmsregulator från det senaste exemplet ATP och det visar sig att ATP är en allosterisk hämmare. av fosfodiesteras en cell som säger att vi har ATP och vi behöver egentligen inte mer och vi behöver inte fosfofruktokinas för att driva glykolysen framåt så detta skulle vara ett bra exempel på en negativ återkopplingsslinga eftersom tillverkning av ATP saktar ner glykolysen och därmed saktar ner hastigheten Eftersom ATP är både en allosterisk regulator och ett substrat för fosfofruktokinas kan vi kalla det en homo tropisk hämmare, vilket är en ny term, och vi kallar det en homo tropisk hämmare eftersom substratet och regulatorn är samma molekyl. P som förbrukas av ATP är en aktivator för fosfofruktokinas och detta är också logiskt eftersom om a MP-nivåerna är höga så är ATP-nivåerna förmodligen låga och det är som om cellen säger att vi behöver ATP så vi behöver frost men fruktoskinas för att driva glykolysen framåt nu eftersom a.m. P är en reglerande molekyl men inte ett substrat på den aktiva platsen för fosfofruktokinas skulle det betraktas som en hetero tropisk aktivator eftersom substratet och regulatorn är olika nu den sista punkten jag vill göra är att specifika reaktioner är utmärkta kontrollpunkter för långa multi-stegprocesser och kom ihåg att glykolysen är en sekvens med tio steg, så varför finns det så mycket reglering för detta enda steg? Denna reaktion har ett mycket negativt Delta G och det är faktiskt negativt fyra och fem kcal per mol och det betyder att det inte är lätt att vända den eftersom det kommer att ske ett stort frigörande av energi från reaktionen, och detta gör att detta steg i glykolysen är en utmärkt kontrollpunkt för alla tio stegen tillsammans eftersom det är mer eller mindre en en-Vad lärde vi oss? Först lärde vi oss om begreppet kärlekshistoria och hur regulatoriska molekyler kan binda till allosteriska platser istället för aktiva platser. För det andra lärde vi oss att dessa allosteriska regulatorer påverkar enzymernas kinetik genom att öka eller minska km av Emax och för det tredje lärde vi oss om vad en återkopplingsslinga är och hur de bästa kontrollpunkterna i långa flerstegsprocesser, som till exempel pollicis, är mycket engagerande steg, de som har mycket negativa Delta G-värden

.