Az Az EnzEnziimemekk A Akktivittivitás-ás-KontroljaKontrolja

Sebesség függés a S ccSebesség függés a S cc-t-tólól: : SS--V, SV, S--inhibi...inhibi...

A sebesség csökken, amikor a termék cc A sebesség csökken, amikor a termék cc nőnő : : termterméék inhibick inhibicóó

GenetiGenetikaikai kkontrol - induontrol - indukciókció ,, repress represszózó Az eAz enznziimemekk kkovalenovalens módositásas módositása AllosAlloszzttééririkuskus effe effekktortorok működéseok működése ZymogZymogéénnekek, isozyme, isozymekk ésés modul moduláátortor

fehérjék szerepefehérjék szerepe

AllosAlloszzttééririkuskus Regul Regulációáció

Akció egyAkció egy „ „másik helyenmásik helyen" " Az eAz enznziimemeket, amelyekket, amelyek a metabolit utak a metabolit utak

kulcshelyein működnek, allosztérikus kulcshelyein működnek, allosztérikus effektorok effektorok modulmoduláljákálják..

Ezek azEzek az effe effekktortorokok rendszerint az rendszerint az anyagcsereút egy másik helyén anyagcsereút egy másik helyén termelődnek.termelődnek.

EffeEffekktor:tor: feed-forwardfeed-forward aakktivtiváátortor vagyvagy feedback inhibitorfeedback inhibitor KinetiKinetikaka sszzigmoidigmoid ("S- ("S-alakúalakú")")

ALLOSALLOS= MÁS= MÁS STEREOSSTEREOS= SZILÁRD, TÉR= SZILÁRD, TÉR

Fogalmak,definiciókallosztérikus fehérje: olyan fehérje, amelynek kvaterner szerkezetében minimum

2 vagy több topológiailag elkülönült alegység szerepel. Azonosak vagy különbözőek

eszerint legalább 2 vagy több ligandum kötő helyük van.enzimekenzimek

(pl ASPARTÁT TRANSZKARBAMOILÁZ) és nem enzimfehérjéknem enzimfehérjék (pl. HEMOGLOBIN) pirimidinszintézispirimidinszintézis::

ASP +karbamoil-P N-karbamoil aspartASP +karbamoil-P N-karbamoil aspartáát t

kooperativitás : a fehérje egy kismolekulával való kötődésére vonatkozó disszociációs állandójának módosulása egy előzőleg kötődött kismolekula által.

Ks, Km, Ki

negativ koop.. pozitiv koop..

a két kismolekula azonos homotróp koop.

a két kismolekula különböző heterotróp

Kvaterner szerkezetük vanKvaterner szerkezetük van::ALEGALEGYSÉYSÉGEKGEKPROPROTOTOMERMER== a legkisebba legkisebb katalitikusan aktivkatalitikusan aktiv szerkezetszerkezet

12=2 katalitikus: 3-3

3 regulátor: 2-2

ALLOSZTÉRIKUS ENZIMEK ALLOSZTÉRIKUS ENZIMEK SB 2009

EFFEKTOR, MODULÁTOR

ua. a LIGAND HOMOTRÓPMÁS LIGAND HETEROTRÓP

+ vagy - affinitás változás

hemoglobin O2 CO2, H+ , Cl-

Allosztérikus aktivátor allosztérikus inhibitorAllosztérikus aktivátor allosztérikus inhibitor

J.Bacteriol.100(2) 878 (1969)

TÖBB KÖTŐHELYES ENZIMEK, ALLOSZTÉRIKUS ENZIMEKTÖBB KÖTŐHELYES ENZIMEK, ALLOSZTÉRIKUS ENZIMEK

Sok enzim alegységekből felépülő oligomer, amely több szubsztrátum átalakító több kötőhelyes enzimek aktív hellyel rendelkezik. allosztérikus enzimek.

+ +

E + S ES E + P

S S

P + E SE + S SES SE + P ES + P

KS kP

KSKS

KS 2kPkP

N (alegység) OLIGOMER E

Legegyszerűbb eset:DIMER ENZIM, EGY-EGY AKTÍV CENTRUMFÜGGETLEN KÖTŐDÉS

V

V

SK

SK

12SK

SK

max

s

2

s2

s

2

s2

TÖBB KÖTŐHELYES ENZIMEKTÖBB KÖTŐHELYES ENZIMEK

V

V

SK

SK

12SK

SK

max

s

2

s2

s

2

s2

VV

SK

1SK

1SK

SK Smax

s s

n 1

s

ns

Általánosan: n aktív C, azonosak,

Független kötődésnem lehet tudni, hogy egy X molnyi és n aktív helyet tartalmazó enzimmel van e dolgunk vagy n-szer annyi enzimünk van (nX), de csak egy aktiv hellyel rendelkezik minden molekula.

V

S

ALLOSZTÉRIKUS ENZIMEK ALLOSZTÉRIKUS ENZIMEK

S kötése hat a másik (harmadik, negyedik, stb) KÖLCSÖNHATÁS

szubsztrát kötésére. KOOPERATIVITÁS

két aktív hely: SE SES

ES SES aKs ahol a 1

2s

2

s

2s

2

s

max

aKS

K2S

1

aKS

KS

VV

Nem redukálható MM-né!

!!!

ALLOSZTÉRIKUS ENZIMEK ALLOSZTÉRIKUS ENZIMEK

n

n

max SKS

VV

HILL-egyenlet

n ekvivalens aktiv hely esetén a,b,c... kölcsönhatási vagy kooperativitási állandók kicsik

( E csak akkor igatán aktív, ha valamennyi kötő helyét elfoglalták a szubsztrát molekulák, n-1, n-2 ..... S - t kötött enzim aktivitása elhanyagolható.):

13n2n1nnS

n0,5 ....zcbaKKK

Klgn.lgS vagy KS 1/2n

1/2

nn5,0

n

max SKS

VV

0,51/2 KS

pozitiv kooperativitás

*Kis S nagyon kis V növekedés kis affinitás

*Nagyobb S dinamikus (gyorsuló) V növekedés növekvő affinitás

*Még nagyobb S telitődés (hasonlit MM-re)

szubsztrát

r. s

eb

esség

Lag v kapaszkodó(toe)

Ua Vmax-hoz tartanak!

egy allosztérikus inhibitor növeli egy aktivátor csökkenti a szubsztrát kooperativitást(K-system)

nincs effektor

növekvő inhibitor:

növekvő szigmoiditás

növekvő aktivátor:csökkenő szigmoiditás

szubsztrát

r. s

eb

ess

ég

növekvő HILL-koefficiens növekvő S kooperativitás

n=4n=2

n=1

n=0,5

Vmax=10

K0,5=4

hiperbola!

ez a görbe negativ kooperativitást mutat

seb

ess

ég

szubsztrát

n

n

max SKS

VV

n=4 n=2n=1

n=0,5

0,9Vmax

0,1Vmax

S a Km százalékában

v

A S –kooperativitás előnyei: n=1 nél 81 szeres KS-nyi S kell a 10 90 növekedéshez n=2 9 n=4 3

+kooperativitásnál az enzim sokkal érzékenyebb a S cc változásaira- kooperativitásnál az enzim sokkal kevésbé érzékeny a S cc változásaira

n=0,5 6561

hasznos: pl koenzim, nagyjából állandó sebesség

n

n

max SKS

VV

A KOOPERATIVITÁS ELŐNYEI

SK9S SK

S0,9V0,9V 0,9

0,9S

0,9max

9/S SK

S0,1V0,1V 0,1

0,1S

0,1max SK

811,0

9,0 S

S

n10

n10

n10n

10

n10

n90

n90

n90n

90

n90

S9,0=K0,1SS1,0K0,1 SK

S0,1

S1,0=K0,9SS9,0K0,9 SK

S0,9

n

S

S81

1,0

9,0

MM

Allo

Egy szigmoid V-S karakterű enzimnél a 90%-os telítettséget biztosító szubsztrát koncentrációnak és a 10%-os telítettséget biztosító szubsztrát koncentrációnak a hányadosa 7. Hány aktív helye van az enzimnek?

n10

n10

n10n

10

n10

n90

n90

n90n

90

n90

S9,0=K0,1SS1,0K0,1 SK

S0,1

S1,0=K0,9SS9,0K0,9 SK

S0,9

Írjuk fel a sebességi egyenletet a két kitűntetett szubsztrát koncentrációra és fejezzük ki e kifejezésekből a két esetre azonos K` értéket:

2,25=lg7

lg81=nahonnan 81

S

S7 n

10

90

Tehát a kölcsönhatási koefficiens 2,25. Ez azt jelenti, hogy az enzim aktív helyeinek száma minimum 3, illetve az enzim “úgy viselkedik”, mintha pontosan 2,25 aktív helye lenne, amelyek között igen erős a kooperativitás, a valóságban azonban legalább 3 aktiv helye kell, hogy legyen, amelyek között sokkal kisebb a valódi kooperativitás.

ALLOSZTÉRIKUS ENZIMEKALLOSZTÉRIKUS ENZIMEK

A sebességi görbe szigmoidicitása:A sebességi görbe szigmoidicitása:

Kooperativitási index v. Kölcsönhatási index:Kooperativitási index v. Kölcsönhatási index:1,0

9,0

S

SF.K

lgK.F

lg81

lg

81lg81

9

9

91,0

99,0

1,0

9,0

1,01,0

1,0

9,09,0

9,0

S

Sn

K

K

KS

SK

S

KSSK

S

n

n

n

nnn

n

nnn

n

n=4

n=2

n=1

n=0,5

1/V

1/S

A szubsztrát kooperativitás Lineweaver-Burk ábrázolásban

n=4

n=2

n=1

n=0,5

S/V

S

Kooperativitás Hanes-Langmuir ábrázolásban

0,5nlgK

tgα=n

VV

Vlg

max

lgS

Klgn.lgSY1

1lg

VV

Vlg

max

HILL -ábrázolás

Gond: Vmax kell a Hill-ábrázoláshoz, de LB, Hanes... nem egyenes!!!

Megoldás: közelitő Vmax valamelyik lineáris ábrázolásból,Hill n

LB ( Sn ) jobb Vmax

.......= ITERÁCIÓ

vagy: görbeillesztés komputerrel

v

S 1/S

1/v

v/S S/v

Sv

LB

Scatchard HL

Tk:Eadie-HofsteeOldalra billentve

SCATCHARD ábrázolásSCATCHARD ábrázolás

d

T

d

kötött

szabad

kötött

K

S

K

L

L

L

L: ligandS: kötőhelyKd=disszociációs állandó

d

T

K

S

Kötö

tt/s

zab

ad

Scatchard ábrázolás

+ kooperativitás

- kooperativitás

nincs kooperativitás MM

kötött

dK

1