Regulación alostérica

1. Regulación de la EficaciaRegulación de la Eficacia
catalíticacatalítica
Los modificadores alostéricos de la actividadLos modificadores alostéricos de la actividad
enzimática. Efectos y fenómenos alostéricos.enzimática. Efectos y fenómenos alostéricos.
Efecto alostérico positivo y negativo.Efecto alostérico positivo y negativo.
Inhibición Feed-Back. ImportanciaInhibición Feed-Back. Importancia
BIOQUIMICA UNT
Dra. María Reyes Beltrán

4. Enzimas alostéricas
monoméricas: Ribonucleótido
difosfato reductasa y Piruvato-
UDP-N-acetilglucosamina
transferasa; la mayoría son
oligoméricas

5. ENZIMAS ALOSTÉRICOSENZIMAS ALOSTÉRICOS
 Son enzimas que presentan dos centros
distintos a los que pueden unirse las
moléculas reguladoras:
• el centro activo, en donde se une el
sustrato cuya reacción cataliza el enzima
• el centro alostérico, en donde se
pueden unir sustancias, que pueden
activar o inhibir la actividad enzimática

6. TIPOS DE ENZIMASTIPOS DE ENZIMAS
ALOSTÉRICOSALOSTÉRICOS
 ENZIMAS HETEROTRÓPICAS,ENZIMAS HETEROTRÓPICAS, estimuladas oestimuladas o
inhibidas por un efector diferente del sustrato.inhibidas por un efector diferente del sustrato.
 ENZIMAS HOMOTRÓPICASENZIMAS HOMOTRÓPICAS. Estimuladas o. Estimuladas o
inhibidas por el sustrato, éstas tienen dos o másinhibidas por el sustrato, éstas tienen dos o más
sitios de unión para el sustrato.sitios de unión para el sustrato.
 La mayoría de enzimas son de tipo mixto,La mayoría de enzimas son de tipo mixto,
homotrópico-heterotrópicohomotrópico-heterotrópico, el sustrato y algún, el sustrato y algún
otro metabolito funcionan como moduladores.otro metabolito funcionan como moduladores.

7. REGULACIÓN ALOSTÉRICA
Procesos a nivel celular; regulación de ajuste fino de la
actividad enzimática, a través de efectos de
retroalimentación (negativa o positiva)
Alosterismo:
Una acción sobre la actividad enzimática que se desarrolla
fuera del Centro Activo (Jacob y Monod, 1960)
SITIO ALOSTERICO: Región específica del enzima
diferente del centro de fijación del sustrato

8. EFECTOR, MODULADOR OEFECTOR, MODULADOR O
MODIFICADOR ALOSTÉRICOMODIFICADOR ALOSTÉRICO
 ““Moléculas que regulan la enzima alostérica que se fijanMoléculas que regulan la enzima alostérica que se fijan
de manera no covalente a un sitio alostérico”de manera no covalente a un sitio alostérico”
 Altera la afinidad de la enzima por su sustrato, modificaAltera la afinidad de la enzima por su sustrato, modifica
la actividad catalítica máxima de la enzima o ambas.la actividad catalítica máxima de la enzima o ambas.
 Los que inhiben la actividad enzimática, son efectoresLos que inhiben la actividad enzimática, son efectores
negativos y los que la incrementan son positivosnegativos y los que la incrementan son positivos

9. TIPOS DE EFECTORESTIPOS DE EFECTORES
ALOSTÉRICOALOSTÉRICO
 Efectores HomotrópicosEfectores Homotrópicos: Molécula idéntica al: Molécula idéntica al
sustrato o el propio sustrato funciona como efectorsustrato o el propio sustrato funciona como efector
positivo.positivo.
Cooperatividad. Curva sigmoidea (vCooperatividad. Curva sigmoidea (v00) contra (S).) contra (S).
 Efectores HeterotrópicosEfectores Heterotrópicos: Diferente del sustrato.: Diferente del sustrato.
Retroalimentación. Generalmente el producto finalRetroalimentación. Generalmente el producto final
de una vía.(Alostérico propiamente dicho)de una vía.(Alostérico propiamente dicho)

15. MODELO SIMÉTRICO OMODELO SIMÉTRICO O
CONCERTADO DE MONOD (1965)CONCERTADO DE MONOD (1965)

16. MODELO SECUENCIAL DEMODELO SECUENCIAL DE
KOSHLAND (1966)KOSHLAND (1966)

17. La cooperatividad (positiva) consiste en que la fijación de una
molécula de substrato favorece la fijación del siguiente, y así
hasta ocuparse toda la molécula
s s s ss s
s
s
s s
+ + +
1 2 3
En términos de Km veríamos que Km1 > Km2 > Km3
Existe también cooperatividad negativa, cuando la fijación de
una molécula de substrato dificulta la fijación del siguiente.

18.  CLASES DE ENZIMAS ALOSTÉRICAS PORCLASES DE ENZIMAS ALOSTÉRICAS POR
CINÉTICACINÉTICA

KK efector altera la Km pero no la Vmaxefector altera la Km pero no la Vmax ::
doble recíprocos similar a inhibidordoble recíprocos similar a inhibidor
competitivocompetitivo

VV efector altera la Vmax pero no la Kmefector altera la Vmax pero no la Km ::
doble recíprocos similar a inhibidor nodoble recíprocos similar a inhibidor no
competitivo; incrementan o disminuyen lacompetitivo; incrementan o disminuyen la
velocidad de descomposición del complejovelocidad de descomposición del complejo
ES en productos, la constante de velocidadES en productos, la constante de velocidad
catalítica Kcatalítica K33 queda afectada, no se modifica laqueda afectada, no se modifica la
constante de fijación de sustratoconstante de fijación de sustrato

19. Enz K Enz V

20. El comportamiento cooperativo implica:
1. Que hay más de un sitio de fijación de substrato
por molécula de enzima (estr.cuaternaria)
2. Que hay interacciones entre los sitios de fijación

21. No cooperativo, cuando ambos ligandos se unen con la misma afinidad
p.e. K1 = K2
Cooperatividad positiva es K2 << K1, segundo ligando se une mas
fuertemente que el primero!
Cooperatividad negativa es K1 << K2 segundo ligando se une menos
fuertemente que el primero

22. La Cooperatividad positiva es una de las maneras de las
cuales los sistemas exhiben una unión o cinética
sigmoidea (la relación entre unir y el porcentaje catalítico
se observa lo más simplemente posible en el concepto
que el porcentaje es proporcional a [ES] el cuál refleja la
afinidad de unión).
" uno para todos y
todos para uno!"

23. Inhibicion Feedback se refiere a inhibicion de una enzyma en una vía
biosintética por un producto final de ella. Elevadas concentraciones de D inhibe
conversion de A en B. Tipicamente, D se une a un sitio alosterico especialmente
distinto del sitio catalitico de la enzyma reguladora. Los inhibidores Feedback son
efectores alostericos y de manera típica poco o no similares estructuralmente a
los substratos de las enzimas que ellos inhiben. En este ejemplo, el inhibidor
feedback D actúa como un efector alostérico negativo of Enz1.
Enz 1 Enz 2 Enz 3
A B C D
-

24. Ejemplo de retroinhibición:
La conversión de la L-treonina en L-
isoleucina está catalizada por una
secuencia de cinco enzimas.
La treonina deshidratasa es inhibida
alostéricamente y de forma específica
por la L-isoleucina, producto final de
la secuencia
La cinética de inhibición por retroalimentaciónLa cinética de inhibición por retroalimentación
puede ser competitiva, no competitiva,puede ser competitiva, no competitiva,
parcialmente competitiva o mixtaparcialmente competitiva o mixta.

25. Ejemplo:
Fosfofuctoquinasa
Regulador alostérico: Fructosa 2,6-bifosfato
(activador)
Regulador alostérico: ATP
(inhibidor)

26. REACCIÓN DE LA ASPARTATO TRANSCABAMILASA
(ATCasa)
CTP ATP
- +

27. El CTP estabiliza el estado T, haciendo más difícil la unión
del sustrato y la transición al estado R
Efecto del CTP sobre la cinética de la ATCasa

28. El ATP estabiliza el estado R, facilitando la unión del sustrato
Efecto del ATP (activador alostérico) sobre la
cinética de la ATCasa

29. RUTAS METABÓLICAS CONTROLADAS POR
RETROALIMENTACIÓN
Glicolisis Fosfofructokinasa ATP
Neoglucogénesis FBP fosfatasa AMP
Bios. Ács. Grasos AcetilCoA carboxilasa AcilCoA
Bios. Colesterol HMGCoA reductasa Colesterol
Bios. Purinas PRPP sintetasa AMP,GMP,IMP
Ruta Enzima Inhibidor

31. La union de ligandos a la
enzima perturba la posición
del equilibrio entre las dos
conformaciones.
Activador alostérico:Activador alostérico:
favorece la unión delfavorece la unión del
sustratosustrato
Inhibidor alostérico: impideInhibidor alostérico: impide
la unión del sustratola unión del sustrato

32. Regulación por Retroalimentación eRegulación por Retroalimentación e
Inhibición por RetroalimentaciónInhibición por Retroalimentación
 Regulación por RetroalimentaciónRegulación por Retroalimentación::
Término fenomenológico desprovisto deTérmino fenomenológico desprovisto de
inferencias mecanicistasinferencias mecanicistas
 Inhibición por RetroalimentaciónInhibición por Retroalimentación: Mecanismo: Mecanismo
para la regulación de la actividad enzimática.para la regulación de la actividad enzimática.
 Ejemplo: La HMG-CoA reductasa es afectadaEjemplo: La HMG-CoA reductasa es afectada
por el colesterol de la dietapor el colesterol de la dieta por regulación porpor regulación por
retroacciónretroacción pero no por inhibición, netamente espero no por inhibición, netamente es
disminuyendo la expresión del gen que codificadisminuyendo la expresión del gen que codifica
su síntesis.su síntesis.

33. Hormonas actúan medianteHormonas actúan mediante
segundos mensajeros alostéricossegundos mensajeros alostéricos
 Impulsos nerviosos y unión de hormonasImpulsos nerviosos y unión de hormonas
((Primer mensajeroPrimer mensajero) a receptores de) a receptores de
superficie celular desencadenan cambiossuperficie celular desencadenan cambios
del índice de reacciones catalizadas pordel índice de reacciones catalizadas por
enzima dentro de células blanco.enzima dentro de células blanco.
 Inducen liberación o síntesis de efectoresInducen liberación o síntesis de efectores
alostéricos especializados llamadosalostéricos especializados llamados
segundos mensajeros:segundos mensajeros: 3’,5’-cAMP, Ca3’,5’-cAMP, Ca2+2+
,,
3’,5’-cGMP, polifosfoinositoles.3’,5’-cGMP, polifosfoinositoles.