ENZIMI: STRATEGIE REGOLATORIE

i principali tipi di regolazione enzimatica sono:

° CONTROLLO ALLOSTERICO (millisecondi)

eterotropico (sensori per l’ambiente chimico) o omotropico (cooperatività)

° ISOENZIMI E COMPARTIMENTALIZZAZIONE

enzimi omologhi con specifiche caratteristiche catalitiche, espressi in specifici tessuti, comparti cellulari o stadi dello sviluppo

° CONTROLLO GENICO (minuti/ore)

espressione degli enzimi solo quando serve mediante regolazione dei geni

° MODIFICAZIONI COVALENTI REVERSIBILI (secondi)

fosforilazione (proteina chinasi) e defosforilazione (proteina fosfatasi)

° MODIFICAZIONI COVALENTI IRREVERSIBILI (permanente) attivazione proteolitica di zimogeni

° INIBIZIONE COMPETITIVA

inibitori specifici che bloccano il sito attivo

ENZIMI: STRATEGIE REGOLATORIE

H

inibizione a feedback

ATP -

CTP

–

sensore per livello energetico

+

2

- -

+

-

carbammil Asp N-carbammil H

fosfato aspartato diidroorotato

CONTROLLO ALLOSTERICO – aspartato transcarbamilasi (ATCasi) batterica

+ PO₄^2-

• L’ACTasi è l’enzima iniziale di una catena enzimatica che catalizza la produzione di CTP

2 subunità catalitiche (C) (3 catene  ciascuna)

3 subunità regolatrici (R) (2 catene  ciascuna).

sito attivo all’interfaccia fra due subunità catalitiche



Asp

CP

attivazioneomotropica





CTP C

r

analogo dello stato di transizione (inibitore) ATCasi - reazione

[Asp]

ATP

v CTP sito di legame

per effettore allosterico:

ATP  CTP 

Zn⁺⁺ (ruolo strutturale) substrato substrato

• Comportamento sigmoide di v rispetto a [S]

• ATP attiva enzima (funziona a [S] minori)

• CTP disattiva enzima (funziona a [S] maggiori) disattivazione

eterotropica (CTP) Stato T - teso

(meno attivo)

Stato R - rilassato (più attivo)

attivazione omotropica (substrato) attivazione eterotropica (ATP)

cAMP = adenosina-3’,5’-monofosfato ciclica

PKA - una chinasi multifunzionale inserita in una cascata enzimatica ormone

fosfatasi H₂O

P_i

ATP  cAMP

CONTROLLO COVALENTE REVERSIBILE: Fosforilazione

(Proteina chinasi A)

(chinasi multifunzionale)

(ⁱE₂ ^aE₂) PKA attiva

adenilato ciclasi (ⁱE₁ ^aE₁) recettore

Enzima bersaglio da regolare

(ⁱE₃ ^aE₃- P ) Proteina chinasi

attiva

(chinasi dedicata)

iE₄

aE₄ P

ADP

ATP

CONTROLLO AD INIBIZIONE (proteina di controllo) Attivazione della PKA da parte di cAMP (  10 nM)

C

C

R S R

Z X

enzima substrato

R A

Z

R

cAMP

cAMP

subunit à catalitica

R A

Z

R

cAMP cAMP R

X

R S R

Z X

R S R

Z X

P

cAMP cAMP

Proteina Chinasi A (PKA) inattiva

Proteina Chinasi A (PKA) attiva

subunit à del repressore

CONTROLLO COVALENTE IRREVERSIBILE - attivazioni proteolitiche

pancreas

zimogeni ed enzimi digestivi

tripsinogeno tripsina

auto

-chimotripsina chimotripsinogeno

-chimotripsina

auto

proelastasi

procarbossipeptidasi elastasi

carbossipeptidasi

pepsina pepsinogeno ^HCl

prolipasi lipasi

stomaco

inibitore pancreatico della

tripsina

antielastasi

–

–

Asp Lys

via intrinseca

superficie tessutale danneggiata chininogeno, callicreina

via estrinseca trauma

antitrombina

– –

nei fatt. VII, IX, X, trombina: Glu g-carbossiglutammico vitamina K

Cascata di coagulazione del sangue

Formazione di un coagulo di fibrina

s fibrinogeno

transglutamminasi (Factor XIIIa)

s s

s

degradazione fibrinopeptidi

fibrina monomerica

trombina

s

s s

s fibrina multimerica

residui anionici residui cationici

legami covalenti

Gln--CONH₂ + NH₂----Lys

Gln--CONH----Lys + NH2

transglutamminasi

Anticoagulanti: antitrombina, proteina C, cumarine, antiaggreganti piastrinici Acido g-glutamico (Gla)

dicumarolo

warfarina

Analoghi della vitamina K Glu

C i r c u l a t i o n s

s s s

NH2 COOH

Gla Gla

Pro-Thrombin

S S

proteolytic cut

s s s

s

NH2 COOH

Gla Gla

Thrombin

Pro- S

S

collagen

WOUND vWF

endothelium

platelet

PL surface

s s s s s

Ca Ca

Va

Xa

Le piastrine si associano ai filamenti di fibrina per formare il coagulo.

Piastrine adese rilasciano sostanze (es. trombossani) che reclutano altre piastrine