Lezione 8 Inibizione enzimatica

Presentazione sul tema: "Lezione 8 Inibizione enzimatica"— Transcript della presentazione:

1 Lezione 8 Inibizione enzimatica
Controllo dell’attività enzimatica degli enzimi regolatori 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

2 Capitolo 6 Gli enzimi continua

3 Gli inibitori enzimatici
Sono molecole che interferiscono con la catalisi di una reazione riducono la velocità di reazione l’equilibrio di reazione si raggiungerà in un tempo maggiore bloccano la reazione l’equilibrio di reazione non si raggiungerà 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

4 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA
Due tipi di inibizione INIBIZIONE REVERSIBILE L’inibitore forma un complesso reversibile (E:::I) con l’inibitore, grazie a legami deboli INIBIZIONE IRREVERSIBILE L’inibitore forma un complesso irreversibile (E-I) con l’inibitore, grazie a legami forti (covalenti o elettrostatici) 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

5 Inibizione reversibile
Sono noti TRE tipi di inibizione reversibile COMPETITIVA INCOMPETITIVA (≠ NON COMPETITIVA) MISTA (competitiva + incompetitiva) 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

6 Inibizione competitiva
L’inibitore si lega al sito attivo dell’enzima Substrato e inibitori competono per il legame nel sito attivo dell’enzima Coesistono ES e EI 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

7 La cinetica enzimatica in presenza di un inibitore competitivo
Maggiore è [I], maggiore è la Km apparente La reazione tende alla stessa Vmax source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

8 Il modello dell’inibizione competitiva
source Il complesso EI non ha attività catalitica Il substrato può spiazzare l’inibitore dal complesso EI 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

9 L’equazione cinetica dell’inibizione competitiva
αKm è la Km apparente KI è la costante di dissociazione del complesso EI 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

10 L’inibitore competitivo non influenza la Vmax della reazione
source Più aumenta [S], meno efficace è I 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

11 Inibizione incompetitiva
L’inibitore si lega vicino al sito attivo dell’enzima Substrato e inibitori NON competono per il legame nel sito attivo dell’enzima Coesistono ES e ESI ESI/ES indica la potenza dell’inibitore 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

12 La cinetica enzimatica in presenza di un inibitore incompetitivo
Maggiore è [I], minore è la Vmax di reazione SP Maggiore è [I], maggiore è la Km apparente source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

13 Il modello dell’inibizione incompetitiva
source file:///Users/sabina/Documents/BIOCHIMICA/ /Medicina/Lezioni/Flashman_Enzymology_2nd_Year_L3.pdf L’inibitore si lega solo a ES Il complesso ESI non è catalitico 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

14 L’equazione cinetica dell’inibizione incompetitiva
KI è la costante di dissociazione del complesso ESI 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

15 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA
source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

16 L’inibitore incompetitivo influenza sia la Vmax che la Km
La Vmax è ridotta perché il complesso ESI non è catalitico La Km è aumentata perché solo una frazione di E può fare il complesso ES; per aumentare la [ES] serve una maggior [S] (succede così per le reazioni bimolecolari) 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

17 Terzo tipo di inibizione
Inibizione mista Inibizione non competitiva considerato caso speciale dell’inibizione mista 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

18 Il modello dell’inibizione non competitiva oppure misto
Il substrato e l’inibitore possono legarsi simultaneamente a E L’inibitore può legarsi sia a E che a ES L’inibitore non influenza l’affinità di E per S Il complesso ESI non ha attività catalitica Quando [S] = ∞, [Etot] = [ES] + [ESI]; [ES] = [Etot] – [ESI] e kcat diminuisce source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

19 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA
La cinetica enzimatica in presenza di un inibitore misto o non competitivo Maggiore è [I], minore è la Vmax di reazione SP La Km apparente: non cambia se I è non competitivo si abbassa se I è misto NOTA TECNICA: ben difficile ottenere misure precise. Per questo motivo testi diversi presentano il tema in modo diverso source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

20 L’equazione cinetica dell’inibizione mista
In certi casi sperimentali, α e α’ hanno lo stesso valore e l’inibizione è non competitiva 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

21 Inibizione non competitiva
L’inibitore si lega lontano dal sito attivo dell’enzima Substrato e inibitori NON competono per il legame nel sito attivo dell’enzima 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

22 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA
Se l’inibitore è misto, influenza la Km e la Vmax della reazione con coefficienti α e α’ diversi Source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

23 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA
Se l’inibitore è non competitivo, influenza la Km e la Vmax della reazione con coefficienti α e α’ uguali e l’intercetta sull’asse x è la stessa Se α=α’, α’/α è uguale a 1 vedi diapositiva seguente Source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

24 Se l’inibitore è non competitivo non influenza la Km della reazione
pendenza Km / α’Vmax pendenza Km / Vmax I è efficace (riduce Vo) a tutte le [S] 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

25 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA
Riassunto 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

26 Inibitori irreversibili
Si legano in modo stabile all’enzima con legami covalenti con interazioni particolarmente stabili (elettrostatiche) Si legano in zone dell’enzima più o meno distanti dal sito attivo nel sito attivo inibitori suicidi inibitori basati sul meccanismo di reazione analoghi dello stato di transizione 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

27 In breve tempo, l’enzima non funziona più
source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

28 L’aspirina è un inibitore irreversibile della ciclossigenasi 1
source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

29 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA
source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

30 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA
Enzimi regolatori Fanno parte delle vie metaboliche, e ne catalizzano una delle prime tappe reazioni chimiche sequenziali, dove il prodotto di un enzima è substrato della reazione successiva ABCDEF La loro attività catalitica è regolata: sono regolati A loro volta, essi regolano la produzione del prodotto finale della via metabolica Se diminuisce la formazione di B, anche la formazione di C e D diminuirà 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

31 Il controllo dell’attività enzimatica Tre meccanismi
Transizione allosterica interessa la struttura quaternaria Modificazione chimica post-traduzionale reversibile interessa la struttura primaria, ma ha impatto su tutti gli altri livelli di struttura Proteolisi post-traduzionale irreversibile interessa la struttura primaria di precursori (detti zimogeni), ma ha impatto su tutti gli altri livelli di struttura 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

32 Il controllo dell’attività enzimatica
Transizione allosterica piccole molecole agiscono da effettori allosterici positivi (attivatori) o negativi (inibitori) proteine possono legarsi all’enzima e influenzarne la cinetica La modificazione chimica post-traduzionale reversibile i gruppi R delle proteine sono modificati con addotti covalenti. L’addotto può essere rimosso in modo controllato e l’enzima ritorna allo stato originario (struttura e funzione) Per attivazione proteolitica un propeptide enzimatico (detto zimogeno, inattivo) è idrolizzato da una proteasi specifica e il prodotto maggiore di idrolisi è attivo 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

33

34 Modello di attivazione e inattivazione di un enzima allosterico
source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

35 La cinetica degli enzimi allosterici
The binding between an allosteric enzyme and a substrate follows a sigmoid curve, which moves from side to side depending on the effector concentration, thereby regulating enzymatic activity. source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

36 Gli enzimi allosterici non seguono la Legge di Michaelis Menten
La dipendenza di Vo da [S] è descritta da una curva sigmoide La cinetica è di saturazione, perché a [S] molto alta Vo ≅ Vmax K0.5 = [S] alla quale Vo=Vmax/2 Non si può caratterizzare un enzima allosterico mediante la Km, perché la cinetica non è descritta dall’equazione di Michaelis Menten K0.5 varia con [effettore] 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

37 A cooperative structural change model for allosteric enzymes
Such enzymes are generally polymers, and the strength of activity is varied (as if turning a switch on and off) through cooperative structural changes in all subunits. source varied ≠ changed variazioni graduali ≠ cambiamenti interi 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

38

39 La modificazione covalente degli enzimi
Fosforilazione della serina o della treonina Adenililazione Acetilazione Metilazione Miristilazione Ubiquitinazione 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

40

41 Fosforilazione reversibile delle proteine
source Il fruppo fostato è trasferito dall’ATP alla proteina (E) L’estere fosfoproteina (E-P) può essere può essere idrolizzato La reazione netta è l’idrolisi dell’ATP 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

42 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA
La fosforilazione e la defosforilazione delle proteine/enzimi sono processi catalizzati source La fosforilazione di una proteina determina una variazione strutturale (spesso conformazionale) e funzionale 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

43 Fosforilazione/Defosforilazione degli enzimi
FOSFORILAZIONE: Catalizzata dalle proteina chinasi Classe delle transferasi (E.C. 2) Sottoclasse delle fosfotransferasi (E.C. 2.7) Il gruppo accettore è il gruppo alcolico della serina o treonina delle proteine (E.C ) DEFOSFORILAZIONE: L’estere fosforico del gruppo ossidrilico della serina o della treonina può essere idrolizzato dalle proteine fostafatasi Classe delle idrolasi (E.C. 3) Sottoclasse di enzimi che agiscono sugli esteri (E.C. 3.1) L’estere è un monoestere (E.C ) 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

44

45 Metilazione delle proteine
source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

46 La metilazione è reversibile
source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

47 Attivazione di zimogeni per proteolisi
I precursori Proteasi digestive Fattori della coagulazione (vedi libro) Insulina e altri ormoni (a tempo debito) source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

48 L’attivazione per a proteolisi controllata
Se il precursore origina un enzima, esso si chiama pro-enzima o zimogeno Se il precursore origina proteine con altre funzioni (di legame, come gli ormoni), esso si chiama pro-peptide o pre-propeptide in certi casi si libera una serie di peptidi di massa molecolare progressivamente minore La proteolisi determina l’esposizione del sito attivo dell’enzima o della conformazione attiva dell’ormone 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

49 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA
source 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA

50 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA
Fine A domani ore 15:00 Nucleotidi e acidi nucleici Lipidi Oppure 14/03/ S.Passamonti 785ME - INSEGNAMENTO DI BIOCHIMICA