Az Enz i me k A k tivit ás-Kontrolja
description
Transcript of Az Enz i me k A k tivit ás-Kontrolja
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