Estrategias de regulación de la actividad enzimática
Enviado por anhellovega • 28 de Noviembre de 2015 • Apuntes • 3.166 Palabras (13 Páginas) • 310 Visitas
Tema 7. Estrategias de regulación de la actividad enzimática
Los seres vivos han desarrollado diversos mecanismos para regular sus rutas metabólicas (a través de las enzimas). La regulación de la actividad enzimática es esencial para la vida:
- Para una optimización de los recursos y el mantenimiento de un estado ordenado.
- Para responder a variaciones ambientales (pH, [S], Temperatura, fuerza iónica).
- Por economía celular (evitar gasto energético innecesario)
Una enzima puede estar regulada por más de un tipo de regulación
1. Regulación transcripcional
La actividad enzimática es proporcional a la cantidad de enzima en una célula. Este es el caso más simple de regulación de la actividad: cuanto más síntesis de enzima haya, mayor actividad y cuanto menor síntesis de enzima haya, menor actividad.
La cantidad de una enzima en la célula dependerá de los niveles de transcripción: una inducción génica aumenta la síntesis enzimática y una represión génica disminuye la síntesis enzimática.
A su vez, cantidad de una enzima en una célula depende de los niveles de síntesis y de la degradación de la misma. Las enzimas son constantemente degradadas por proteasas para su reciclado. La degradación proteica es un proceso irreversible compartimentalizado (lisosoma y proteosoma). Función:
-Eliminar proteínas mal plegadas, dañadas o desnaturalizadas
-Limitar la vida de ciertas proteínas que deben actuar por poco tiempo
El proteosoma. Complejo multienzimático del citoplasma. Se trata de un comlejo cilíndrico hueco que destruye la estructura tridimensional de las enzimas y las hace pasar por su interior, degradándolas. Destruye aquellas enzimas marcadas con ubiquitina (señal química).
El lisosoma. Orgánulo esférico membranoso que contiene enzimas hidrolíticas que permiten la digestión de enzimas (y otras macromoléculas y orgánulos celulares). Proceden del aparato de Golgi y contienen enzimas degradativas. Dichas enzimas son generadas en el retículo endoplasmático rugoso y glicosiladas en el aparato de Golgi con residuos de manosa-6-P.
2. Regulación covalente irreversible: proteólisis
Zimógenos: precursores enzimáticos inactivos. Los zimógenos son un mecanismo de regulación de la acción de determinadas enzimas, principalmente las digestivas y las involucradas en la coagulación sanguínea. Las enzimas se sintetizan inactivas y quedan listas para ser activadas cuando y donde sean necesarias. La activación es un proceso post-traduccional que se produce por la proteolisis del precursor enzimático (activación).
Zimógenos digestivos: Activación del Tripsinógeno, Quimotripsinógeno y Procarboxipeptidasa
[pic 1]
Activación del Tripsinógeno:
Las células acinares pancreáticas (CAP) acumulan gránulos de zimógeno en ayunas. Síntesis del inhibidor de tripsina pancreático secretor para evitar actividad (en caso de activación accidental). Fallo del sistema de regulación: pancreatitis.
Activación del Quimotripsinógeno:
El quimotripsinógeno debe ser inactivo hasta que llegue al tracto digestivo, para prevenir daños en el páncreas y otros órganos (de no estar inactivado, el páncreas se destruiría a sí mismo por la acción de la peptidasa). Es activado por otra enzima llamada tripsina. La forma activa es llamada π-quimotripsina y es utilizada para crear α-quimotripsina. La tripsina rompe el quimotripsinógeno en el enlace peptídico entre la arginina y la isoleucina. Esto crea dos moléculas de π-quimotripsina. Una molécula de π-quimotripsina actúa sobre la otra rompiendo el enlace peptídico entre la leucina y la serina. Esta reacción produce la α-quimotripsina.
Cascada de activación de la coagulación sanguínea:
Zimógenos que activan a proteasas por acción de otra proteasa. El factor X es el que transforma protrombina en trombina que a su vez transforma el fibrógeno en fibrina (coagulo).
3. Regulación covalente reversible
Ocurre por modificación covalente de algún aa de la enzima. Muchas enzimas tienen este tipo de regulación. La modificación química hace que la enzima se active/desactive y las principales son:
Modificación Forma de la enzima[pic 2]
Adición de un fosfato Fosforilada Desfosforilada
Adición de un grupo acetato Acetilada Desacetilada
Adición de una adenina Adenilada Desadenilada
Adición de uridina Uridilada Desuridilada
Adición de un metilo Metilada Desmetilada
Ejemplo: Regulación por fosforilación. Se produce por adición/eliminación de grupos fosfato en residuos de Ser, Thr, Tyr en sitios específicos de la enzima. La fosforilación se lleva a cabo por proteín-quinasas y la desfoforilación por proteín-fosfatasas.
4. Regulación por isoenzimas
Isoenzimas: diferentes formas moleculares de una misma enzima. Son enzimas con la misma actividad catalítica (actúan sobre el mismo sustrato para rendir el mismo producto) pero con secuencias aminoacídicas distintas. Se encuentran sintetizadas por genes distintos dentro de un mismo organismo. Presentan diferentes valores de Km y Vmax y sistemas de regulación. Al tener distinta secuencia de aa presentan distinta movilidad electroforética y se encuentran ubicadas en distintos compartimentos o tejidos.
Ejemplo: Lactato deshidrogenasa
Existen dos cadenas polipeptídicas con distinta composición aminoacídica (H y M), igual actividad enzimática y distintas constantes cinéticas. La enzima es un tetrámero, por lo cual pueden existir 5 posibles isoenzimas: H4, H3M, H2M2, HM3 y M4. Variando la composición de las isoformas hay un cambio en la actividad enzimática. La actividad de cada isoenzima está adaptada a las condiciones de cada tejido.
5. Regulación por formación de sistemas multienzimáticos
Son asociaciones de enzimas que realizan funciones complementarias, actuando de modo secuencial, catalizando reacciones consecutivas: el producto de la reacción es el sustrato de la siguiente. La eficacia aumenta al favorecer el encuentro entre la enzima y el S. Existen dos niveles de asociación:
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