ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟY ΠΑΤΡΩΝ ΕΝΖΥΜΟΛΟΓΙΑ. παράδοση ζ. Αλλοστερισμός και Συνέργεια ΑΛΕΞΙΟΣ ΒΛΑΜΗΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ

Transcript

1 ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟY ΠΑΤΡΩΝ ΕΝΖΥΜΟΛΟΓΙΑ παράδοση ζ Αλλοστερισμός και Συνέργεια ΑΛΕΞΙΟΣ ΒΛΑΜΗΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ

2 Αλλοστερισμός

3 Αλλοστερισμός Αλλαγή της ενεργότητος ενζύμου από ουσία που δεσμεύεται σε θέση διαφορετική από τη θέση δέσμευσης του υποστρώματος Ο αλλοστερισμός είναι γενικότερη έννοια και επεκτείνεται σε όλους τους δεσμευτές που όταν προσδένονται στο ένζυμο μη ομοιπολικά τροποποιούν τη στερεοδιάταξή του σε δύο μορφές: Μία υψηλής συγγένειας με το υπόστρωμα (ενεργό ένζυμο, R μορφή) Μία χαμηλής συγγένειας με το υπόστρωμα (ένζυμο υπό αναστολή, Τ μορφή) Τα ένζυμα που μπορούν να υποστούν αλλοστερική ρύθμιση της ενεργότητάς τους ονομάζονται αλλοστερικά ένζυμα

4 Αλλοστερικός αναστολέας Αλλοστερική θέση δέσμευσης Η θέση δέσμευσης του αλλοστερικού αναστολέα είναι κενή. Το ένζυμο μπορεί να δεσμεύσει το υπόστρωμα Η δέσμευση του αναστολέα οδηγεί σε αλλαγή της δομής του ενεργού κέντρου, το υπόστρωμα δεν μπορεί να δεσμευθεί Fig. 6-14b, p. 100

5 Αλλοστερικός ενεργοποιητής Ενεργό κέντρο ενζύμου Η θέση δέσμευσης του αλλοστερικού ενεργοποιητή είναι κενή. Το ένζυμο δεν μπορεί να δεσμεύσει το υπόστρωμα Η δέσμευση του αναστολέα οδηγεί σε αλλαγή της δομής του ενεργού κέντρου, το υπόστρωμα μπορεί να δεσμευθεί Fig. 6-14a, p. 100

6 Χαρακτηριστικά αλλοστερικών ενζύμων 1. Αποτελούνται συνήθως από περισσότερες (όμοιες ή διαφορετικές) υπομονάδες 2. Το υπόστρωμα και ο αναστολέας δεσμεύονται σε διαφορετικές περιοχές του ενζύμου 3. Η ενεργός, υψηλής συγγένειας μορφή του ενζύμου (R) διαφέρει στη στερεοδιάταξή της από την ανενεργή μορφή χαμηλής συγγένειας (Τ) 4. Η δέσμευση του αλλοστερικού επηρεαστή (ενεγοποιητή ή αναστολέα) σε ένα μέρος του ενζύμου, αλλάζει τη δομή του ενεργού κέντρου, σε κάποιο άλλο μέρος του ενζύμου 5. Τα αλλοστερικά ένζυμα δεν ακολουθούν κινητική τύπου Michaelis-Menten. Οι καμπύλες της ταχύτητος αντιδράσεως (u) ως προς τη συγκέντρωση του υποστρώματος (S) δίνουν σιγμοειδείς καμπύλες.

7 3. Η ενεργός, υψηλής συγγένειας μορφή του ενζύμου R διαφέρει στη στερεοδιάταξή της από την ανενεργή μορφή χαμηλής συγγένειας T R T

8 5. u προς [S] για αλλοστερικά ένζυμα Επειδή τα αλλοστερικά ένζυμα δεν ακολουθούν κινητική τύπου Michaelis-Menten, η Km τους ορίζεται ως η [S] που δίνει vo = ½ Vmax και σημειώνεται ως [S] ένζυμο + υπόστρωμα ένζυμο + υπόστρωμα + αλλοστερικός ενεργοποιητής ένζυμο + υπόστρωμα + αλλοστερικός αναστολέας

9 Παράδειγμα Αλλαγές στίς κινητικές παραμέτρους ενός ενζύμου στην περίπτωση της αλλοστερικής αναστολής μονομερούς ενζύμου Αλλοστερικής αναστολή: Περίπτωση αναστολής κατά την οποία ο αναστολέας έχει διαφορετική δομή από το υπόστρωμα και δεν δεσμεύεται στο ενεργό κέντρο, αλλά σε άλλη περιοχή (τόπο = στέρος) του ενζύμου. Οι κινητικοί παράμετροι δίνουν συναγωνιστική αναστολή συναγωνιστική αναστολή = ισοστερική αναστολή αλλοστερισμός = αλλοστερική συναγωνιστική αναστολή

10 Συναγωνιστική αναστολή

11 k1 k4 k3 EI + S k 5 E + S + I k 2 ES + I E + P + I k5 K ia = k4 V max [ S ] u= [ I] [ S ] + Km 1 + Kia V max [ S ] u= [ I] [ S ] + Km 1 + Kic K app m [ I] = Km 1 + Kia V max [ S ] u= [ S ] + Km

12 Συνέργεια

13 Συνέργεια Το φαινόμενο κατά το οποίο η δέσμευση ενός μικρού μορίου-υποστρώματος S στην υπομονάδα ενός πολυενζυμικού συμπλόκου (ένζυμο αποτελούμενο από πολλές υπομονάδες) επηρρεάζει τη δέσμευση της υπομονάδας στις άλλες Είδη συνέργειας Εάν η δέσμευση του πρώτου μικρού μορίου επιταχύνει τη δέσμευσή των επομένων, η συνέργεια ονομάζεται θετική Εάν η δέσμευση του πρώτου μικρού μορίου επιβραδύνει τη δέσμευσή των επομένων, η συνέργεια ονομάζεται αρνητική Ομοτροπική συνέργεια Το δεσμευόμενο μόριο επηρεάζει τη δέσμευση μιας υπομονάδες στις ίδιες Ετεροτροπική συνέργεια Το δεσμευόμενο μόριο επηρεάζει τη δέσμευση μιας υπομονάδες σε διαφορετικού τύπου υπομονάδες

14 Ορισμός: κλάσμα κορεσμού Υ E + S k 2 ES k1 E0 = [ ES ] + [ E ] KB = [ ES ] [ E] [ S ] Y= [ ES ] = [ E 0] KB [ S ] KB 1+ [S] (υπερβολή)

15 Δέσμευση οξυγόνου από την αιμοσφαιρίνη: θετική ομοτροπική συνέργεια μυοσφαιρίνη αιμοσφαιρίνη

16 Θετική ομοτροπική συνέργεια: μοντέλα Παρατηρείστε ότι σε όλα τα μοντέλα που θα παρουσιαστούν χρησιμοποιείται το μοντέλο διμερούς ενζύμου από δύο ίδιες υπομονάδες, δηλαδή το απλούστερο δυνατό μοντέλο για την εξήγηση ενός φαινομένου που αφορά πολυενζυμικά σύμπλοκα Η συνέργεια δεν αφορά μονοενζυμικά σύμπλοκα παρά πολυενζυμικά (=ένζυμα αποτελούμενα από πολλές υπομονάδες)

17 Μοντέλο του Hill (1910) Για να εξηγήσει τη σιγμοειδή καμπύλη που παρατηρείται κατά την οξυγόνωση της αιμοσφαιρίνης, ο Hill πρότεινε ότι ο δεσμευτής προσδένονται ανά πρωτεϊνική υπομονάδα σε ένα στάδιο Επομένως, κάθε μόριο πρωτεΐνης είναι είτε πλήρως ελεύθερο είτε πλήρως κορεσμένο από δεσμευτή. Για ένα ένζυμο αποτελούμενο από δύο υπομονάδες Μ που καθεμιά δεσμεύει ένα μόριο S ισχύει k1 M S M 2 S 2 k2 με σταθερά δέσμευσης KB = Y = κλάσμα κορεσμού Y= [ M 2 S 2] = [ M 2 S 2] = [ M 2] 0 [ M 2 S 2] + [ M 2] [ M 2 S 2] 2 [ M 2] [ S ] KB[ S ] KB[ S ] 2

18 KB = [ M 2 S 2] 2 [ M 2] [ S ] log KB = [ M 2 S 2] log 2 log[ S ] [ M 2] [ M 2 S 2] log KB + 2 log[ S ] = log [ M 2] [ M 2] = [ M 2] 0 [ M 2 S 2] [ M 2 S 2] log KB + 2 log[ S ] = log [ M 2] 0 [ M 2 S 2]

19 Για n υπομονάδες (n-μερές) [ MnSn ] log KB + n log[ S ] = log [ Mn ] 0 [ MnSn] [ MnSn ] Y = κλάσμα κορεσμού Y= [ Mn] 0 Y log KB + n log[ S ] = log 1 Y [ MnSn ] Y= [ Mn] 0 [ u0 MnSn ] = Αν V max [ Mn ] 0

20 u0 log KB + n log[ S ] = log V max u 0 Ισχύει για μονομερή ένζυμα σε συνθήκες σταθεροποιημένης κατάστασης ολιγομερή ένζυμα που η διεργασία δεσμεύσεως πλησιάζει ή βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας Υπολογίζονται u0 για διαφορετικές συγκεντρώσεις S παρουσία ή όχι τροποποιητή και από κει το n, ο συντελεστής του Hill n = 1, δεν υπάρχει συνέργεια n >1, θετική συνέργεια n <1, αρνητική συνέργεια

21 Y log KB + n log[ S ] = log 1 Y Y= [ MnSn] [ Mn] 0

22 Γραφική παράσταση Y log 1 Y έναντι log[ S ] δίνει καμπύλη n=3 αναλυόμενη σε 3 γραμμικές περιοχές n=1 n=1 Y log 1 Y log[ S ]

23 n=1 (υψηλή συγγένεια) n=1 (χαμηλή συγγένεια) Y log 1 Y n=3 Y log KB + n log[ S ] = log 1 Y log[ S ] Y= [ MnSn] [ Mn] 0 Για [S] πολύ υψηλές, το Y > 0,9: σχεδόν όλη η πρωτεΐνη έχει δεσμευμένο το S Για [S] πολύ χαμηλές, το Y< 0,1: σχεδόν όλη η πρωτεΐνη είναι ελεύθερη από το S Εδώ έχουμε συντελεστή Hill=1 και δεν φαίνεται η συνέργεια

24 Η συνέργεια φαίνεται στο μεσαίο τμήμα της καμπύλης που αντιστοιχεί στη μέγιστη κλίση Ο αντίστοιχος αριθμός Hill ισούται με τον αριθμό των θέσεων δέσμευσης στην πρωτεΐνη για ομότροπη θετική πλήρη συνέργεια Στην πράξη δεν παρατηρείται συνήθως πλήρης συνέργεια, το n είναι λίγο μικρότερο των θέσεων δέσμευσης

25 Αλλαγές στη δομή της αιμοσφαιρίνης μετά από δέσμευση οξυγόνου

26

27 Τι σημαινει το μονέλο αυτό; Πως επικοινωνει με την πραγματικότητα; Με το επόμενο μοντέλο;

28 Μοντέλο του Adair (1925) Προϋποθέσεις Η πρωτεΐνη έχει n θέσεις δέσμευσης Οι θέσεις αυτές έχουν τα ίδια χαρακτηριστικά αλληλεπίδρασης με τους δεσμευτές Ο δεσμευτής προσδένεται στην πρωτεΐνη σταδιακά και όχι σε ένα στάδιο Οι θέσεις δέσμευσης δεν αλληλεπιδρούν Για μία διμερή (Μ2) πρωτεΐνη: M 2 + S M 2 S k2 k1 M 2 S + S M 2 S 2 k4 k3 KB1 = [ M 2S ] [ M 2] [ S ] KB 2 = [ M 2 S 2] [ M 2S ] [ S ]

29 Y= [ MS ] = [ MS ] [ M ] 0 [ MS ] + [ M ] Y= [ MS ] = [ M 2 S ] + 2[ M 2 S 2] [ M ] = 2[ M 2] + [ M 2 S ] KB1 = [ M 2S ] [ M 2] [ S ] [ M 2 S ] + 2[ M 2 S 2] 2( [ M 2 S ] + [ M 2 S 2] + [ M 2] ) KB 2 = [ M 2 S 2] [ M 2S ] [ S ] KB1[ S ] + 2 KB1KB 2[ S 2] Y= KB1[ S ] + KB1KB 2[ S 2] 2 ( )

30 Για n υπομονάδες (n-μερές) με συνέργεια Y= ( n ψ n[ S 2 ] n= 1 n= n n 1+ n ψ n[ S 2 ] n= 1 n= n n ) ψ 1 = KB1 ψ 2 = KB1KB 2 ψ n = KB1KB 2 KBn χωρίς συνέργεια KB [ S ] Y= 1 + KB [ S ]

31 Μοντέλα συνέργειας όπου εισάγονται οι έννοιες των T και R μορφών

32 Μοντέλο των Μonod-Wyman-Changeaux (MWC, 1965) Το πρωτεϊνικό μόριο/ένζυμο ισορροπεί μεταξύ δύο δομικών καταστάσεων: τη μορφή R (δεσμεύει το δεσμευτή (S) με υψηλή συγγένεια) τη μορφή T (δεσμεύει το S με χαμηλή συγγένεια) Υβριδική κατάσταση των δύο μορφών (ΤR) δεν υπάρχει οπότε έχουμε T L R L η σταθερά ισορροπίας (αλλοστερική σταθερά) L= [T ] [ R]

33 Δέσμευση του S μεταβάλλει πλήρως τη δομή Οι δεσμευτές έχουν μεγαλύτερη συγγένεια με τη στερεοδομή R οπότε όταν δεσμευτούν σε αυτή μετακινούν την ισορροπία T R προς το R Σε περίπτωση ενζύμων αποτελουμένων από υπομονάδες (πρωτομερή) δεχόμαστε ότι υπάρχει συμμετρία στη δομή του συνολικού μορίου Οι θέσεις δέσμευσης δεν επικοινωνούν Για ένα διμερές ένζυμο ισχύει R2 L T2 R 2 + S k 2 R 2 S k1 R 2 S + S k 2 R 2 S 2 k1 k2 KR = k1

34 [S ] 1+ [S ] KR KR Y= 2 [ S] L + 1+ KR [S ] 1+ [S ] n 1 KR KR Y= n [ S] L + 1+ KR Το μοντέλο MWC εξηγεί ικανοποιητικά την αλλοστερική ενεργοποίηση και αναστολή Οι αλλοστερικοί ενεργοποιητές δεσμεύονται στη δομή R, τη σταθεροποιούν και μειώνουν την L Οι αλλοστερικοί αναστολείς δεσμεύονται στη δομή Τ τη σταθεροποιούν και αυξάνουν την L Και στις δύο περιπτώσεις η δέσμευση ενεργοποιητού/αναστολέως επηρεάζει την ισορροπία Τ R και οδηγει σε σιγμοειδή κινητική

35

36 Το μοντέλο KNF μοιάζει με γενικευμένο μοντέλο Adair με διαφορετικές Κ στις επιμέρους ισορροπίες: μοντέλο KNF T2+ S Ka1 T RS + S T RS Ka 2 R2S 2 M 2 + S M 2 S k2 k1 M 2 S + S M 2S 2 k4 k3

37 Jacob-Monod-Changeaux όλα ή τίποτε +S -S T State S S R State Koshland-Nemethy-Filmer σταδιακή αλλαγή +S T State -S S +S -S S S R State

38 Βελτιωμένο μοντέλο Koshland σταδιακής αλλαγής στερεοδομών ενζύμου +S -S -S +S Yu E W, Koshland D E PNAS 2001;98:

39 Σύγκριση τριών μοντέλων για την εξήγηση του φαινομένου της συνέργειας

40 Μοντέλο Eigen (πχ για τετραμερές ένζυμο) Όλα οι συνδιασμοι υπάρχουν, αλλά μερικοί είναι ασήμαντοι

41 Σημερινές προσεγγίσεις λογισμικά

42 The Allosteric Network Compiler (ANC) ANC is a rule-based modelling tool for allosteric proteins and biochemical networks. A modeller describes a biochemical network using structures and rules. Δομές (panel A) describe each biomolecule in terms of its components, which can be interaction sites (circles), or domains and subunits (triangles). Structures also describe a protein's structural and containment hierarchy (arrows), conformational dynamics, and internal allosteric couplings (dashed lines). Κανόνες (panel B) specify the possible interactions of biomolecular components and provide relevant biochemical parameters. An ANC model is a text file that comprises structures and rules but also defines initial conditions, network stimulus protocols, and readouts. The model is compiled by ANC to produce a δίκτυο βιοχημικών αντιδράσεων (panel C). Using an iterative algorithm, ANC generates biochemical reactions through the repeated application of rules to the biomolecules in the system. Once the complete reaction network is compiled, ANC writes the complete biochemical reaction network to a file in a human-readable, textual format. ANC can also create graphical representations of the reaction network and of the biomolecular species in the network to facilitate inspection of the results (not shown). Finally, the network file is read and exported by the Facile biochemical network compiler to a form suitable for deterministic or stochastic simulation using Matlab and other tools.

43

44 Σιγμοειδής κινητική χωρίς φαινόμενα συνέργειας Κινητικές μελέτες με σιγμοειδή καμπύλη δε συνεπάγονται αυτόματα Την ύπαρξη φαινομένου συνέργειας Σιγμοειδής κινητική μπορεί να δίνεται από το είδος του ενζυμικού μηχανισμού O «τυχαίος αλληλοδιάδοχος» μπορεί να δώσει σιγμοειδή καμπύλη αν μία από τις δύο ισορροπίες προτιμάται

45 Σιγμοειδής κινητική μπορεί να δίνεται από Την ύπαρξη συνενζύμων Ακόμα και ένζυμο με μία θέση δέσμευσης, αλλά με δύο δομές Η απόδειξη γίνεται με χρήση παραστάσων Hill ή γραφήματα Scatchard

46 Η ύπαρξη θετικής συνέργειας αποδυκνύεται από την παραστάση Hill σε διάφορες μορφές της Y log KB + n log[ S ] = log 1 Y Y= [ MnSn] [ Mn] 0

47 Βιοχημική εξήγηση των φαινομένων αλλοστερισμού-συνεργασιμότητος

48 Γενική αρχή Σταθεροποίηση Τ μορφής από αναστολέα R μορφής από ενεργοποιητή

49 Παράδειγμα: Aσπαραγινική τρανσκαρβαμοϋλάση ή ATCase ή ΑΤΚάση

50 Aσπαραγινική τρανσκαρβαμοϋλάση (ATΚάση) (ATCase)

51 Αλλοστερική συμπεριφορά ATΚάσης To ATP είναι αλλοστερικός ενεργοποιητής Το CTP είναι αλλοστερικός αναστολέας

52 Αλλαγές στη δομή ATΚάσης μετά από τη δέσμευση υποστρωμάτων

53

54 PALA resembles the reaction intermediate!

55 ATCase exists in two conformations: a compact, relatively inactive form T and and expanded form R. PALA stabilizes the R form

56 T state R state

57 CTP binds to regulatory subunits and stabilizes T state!

58 The R state and the T state are in equilibrium. Even in the absence of S ATCase is in equilibrium between the R state and the T state.

59 ATΚάση: δομή Το ένζυμο καταλύει το πρώτο μη αναστρεπτό βήμα στη βιοσύνθεση των πυριμιδινών Αποτελείται από 6 καταλυτικές υπομονάδες C (100 kda) χωρισμένες σε 2 ομάδες ομοτριμερών (2xC3) Και 6 ρυθμιστικές υπομονάδες R (33 kda) χωρισμένες σε 3 ομάδες ομοδιμερών (3xR2) To συνολικό ένζυμο: C3(R2)3C3

60 Κρύσταλλος R μορφή C1-C2-C3 και C4-C5-C6: καταλυτικά τριμερή R1-R6, R2-R4, και R3-R5: ρυθμιστικά διμερή Acc Chem Res 2011 Oct 19

61 Μηχανισμός Χαρακτηριστικά καταλυτικών υπομονάδων C Κάθε ενεργό κέντρο αποτελείται από κατάλοιπα μεταξύ δύο γειτονικών υπομονάδων C (οπότε 3 ενεργά κέντρα) Κάθε υπομονάδα C περιέχει δύο δομικές οντότητες (domains) με θέση δέσμευσης για το το καρβάμυλο φωσφορικό (CP) και το Asp αντίστοιχα Χωρίς υποστρώματα το ένζυμο βρίσκεται στην Τ μορφή Πρώτα δεσμεύεται το CP και μετά το Asp Δημιουργείται το ενδιάμεσο CP~Asp και συμβαίνει απομάκρυνση των υπομονάδων C 3 κατά 11Å και περιστροφή τους κατά 12 μοίρες Η μορφή R εμφανίζεται ήδη μετά από τη δέσμευση του Asp Acc Chem Res 2011 Oct 19

62 Αλλαγές στη δομή ATΚάσης μετά από τη δέσμευση υποστρωμάτων

63 Κρύσταλλος Τ μορφή R μορφή Οι καταλυτικές υπομονάδες απεικονίζονται με αποχρώσεις κόκκινου Οι ρυθμιστικές υπομονάδες με αποχρώσεις πράσινου Acc Chem Res 2011 Oct 19

64 Μηχανισμός Χαρακτηριστικά ρυθμιστικών υπομονάδων R Κάθε υπομονάδα R έχει δύο δομικές οντότητες (domains) Η μία οντότητα (Αl) αποτελεί τη θέση αλλοστερικής ρύθμισης Η δεύτερη οντότητα δεσμεύει Zn Τα CTP και ATP μπορούν να δεσμευτούν στο αμινοτελικό άκρο της δομικής οντότητας Αl Η δέσμευση μπορεί να γίνει και στις δύο (Τ και R) μορφές της ΑΤΚάσης, αλλά με διαφορετικά χαρακτηριστικά Το σημείο δέσμευσης απέχει 60Å από το ενεργό κέντρο των υπομονάδων C Acc Chem Res 2011 Oct 19

65 Στοιχεία δευτεροταγούς δομής μιας καταλυτικής C και μιας ρυθμιστικής R υπομονάδας στην Τ μορφή της ΑΤΚάσης Οι δύο δομικές οντότητες της καταλυτικής υπομονάδος C διαφέρουν κατά 6.8 μοίρες, ενώ της ρυθμιστικής R κατά 1.7 μεταξύ των μορφών T και R του ενζύμου Acc Chem Res 2011 Oct 19

66 Αλληλεπίδραση ομάδων C και R Το σημείο δέσμευσης ATP και CTP στη υπομονάδα R απέχει 60Å από το ενεργό κέντρο των υπομονάδων C Όταν η ΑΤΚάση δεσμεύει το ATP στην υπομονάδα R, η ομάδα γουανιδίου της Arg229 μιας υπομονάδας C κινείται προς τη θέση δέσμευσης του Asp και αυξάνει τη συγγένεια της θέσης για το Asp Αντίθετα, δέσμευση του CTP στην R απομακρύνει την Arg229 και ελλατώνει τη συγγένεια Προσέγγιση της Arg229 στη θέση δέσμευσης του Asp παρατηρείται και μετά τη δέσμευση καρβάμυλο φωσφορικού Άρα: Δέσμευση του ΑΤΡ (ή CP) οδηγεί σε ισχυρότερη δέσμευση Asp που προκαλεί τη μορφή R ενώ δέσμευση του CTP σε αδύνατη δέσμευση Asp που ευνοεί την μορφή Τ Acc Chem Res 2011 Oct 19

67 Το αλλοστερικό ένζυμο ATΚάση: περίληψη Ενεργή χαλαρή (R) μορφή COOCH2 HN-C-COOHH COOO CH2 H2N-C- N-C-COOHH Τεταρτοταγής δομή Καταλυτικές υπομονάδες CCC R R R R CCC R R Ρυθμιστικές υπομονάδες Καταλυτικές υπομονάδες Καρβάμυλοασπαρτικό = = O H2N-C-O-PO32- Ασπαρτικο Καρβάμυλο φωσφορικό ATΚάση ATP CTP CTP CTP CTP CTP CTP Αναδραστική αναστολή CTP Αδρανής τεταμένη (Τ) μορφήμεταβολισμός Juang RH (2004) BCbasics νουκλεϊνικών οξέων

68 vo Έμφαση της σιγμοειδούς καμπύλης φανερώνει και το σημείο ενάρξεως του φαινομένου της συνεργασιμότητας Off On Υπόστρωμα [S] vo Ο ενεργοποιητής (ATP) επαναφέρει τη σιγμοειδή καμπύλη στην υπερβολή ATP CTP Ο αναστολέας (CTP) ενισχύει τη σιγμοειδή καμπύλη Juang RH (2004) BCbasics

69 Βιολογική σημασία του αλλοστερισμού Ανίχνευση έλλειψης/υπερεπάρκειας υποστρωμάτων για την εξασφάλιση ισορροπημένου μεταβολισμού, οικονομίας ενέργειας

70 Aspartate transcarbamoylase (ATCase) catalyzes the committed step, the condensation of carbamoyl phosphate and aspartate to form carbamoyl aspartate and inorganic phosphate, in pyrimidine nucleotide biosynthesis for E. coli. Carbamoyl aspartate continues through the pathway leading to the formation of the nitrogenous base in pyrimidine nucleotides. ATCase is feedback inhibited by CTP and the combination of CTP plus UTP Trends in Biochemical Science 5, E. R. Kantrowitz & W. N. Lipscomb, E. coli aspartate transcarbamylase: Part I: Catalytic and regulatory functions, 125, 1980

71 Αλλοστερική αναστολή από το τελικό προϊόν ενός μεταβολικού δρόμου Η ισολευκίνη δεσμεύεται αλλοστερικά στην απαμινάση της θρεονίνης, το ένζυμο που βρίσκεται στην αρχή του μεταβολικού δρόμου για τη σύνθεση της ισολευκίνης

72 ΤΕΛΟΣ

73 Στα αλλοστερικά ένζυμα, η δέσμευση του αλλοστερικού επηρεαστή (ενεγοποιητή ή αναστολέα) σε ένα μέρος του ενζύμου, αλλάζει τη δομή του ενεργού κέντρου, σε κάποιο άλλο μέρος του ενζύμου Παράδειγμα θετικού αλλοστερισμού υπόστρωμα ένζυμο Αλλοστερικός ενεγοποιητής ενεργό κέντρο