ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΕΝΖΥΜΙΚΗΣ∆ΡΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ

∆. Καρδάσης∆ιαλέξεις Βιοχηµείας Α

2007-2008

ΤρόποιΤρόποι ρύθµισηρύθµιση τηςτης ενζυµικήςενζυµικήςδραστικότηταςδραστικότητας

• Αντιστρεπτή µη-οµοιοπολικήτροποποίηση (αλλοστερικός έλεγχος)

• Αντιστρεπτή οµοιοπολική τροποποίηση• Μη-αντιστρεπτή ενεργοποίηση

(πρωτεόλυση)• Ενεργοποίηση ή καταστολή από άλλεςπρωτεϊνες

Ρύθµιση της ενζυµικής δραστικότητας µεαντιστρεπτή µη-οµοιοπολική τροποποίηση

(αλλοστερικά ένζυµα)

Ρύθµιση ενζυµικήςδραστικότητας µεεπανατροφοδοτική

αναστολή

Αντίδραση που καταλύεται από τηνΑσπαρτική Τρανσκαρβαµυλάση (ATCase)

Η σύνθεση του καρβαµυλοασπαρτικού είναι το πρώτοκαι καθοριστικό βήµα στην

βιοσύνθεση των πυριµιδινών

ATCase

Αναστολή της δραστικότητας της ΑσπαρτικήςΤρανσκαρβαµυλάσης από την CTP (το τελικόπροϊόν του µονοπατιού βιοσύνθεσης των

πυριµιδινών)

Το π-υδροξυ-υδραργυρο βενζοϊκό αντιδρά µεκατάλοιπα κυστεϊνών της Ασπαρτικής

Τρανσκαρβαµυλάσης

Το π-υδροξυ υδραργυρο βενζοϊκό διαχωρίζει τηνΑσπαρτική Τρανσκαρβαµυλάση σε ρυθµιστικές (r)

και καταλυτικές (c) υποµονάδες

Ταχύτητα καταβύθισης σε υπερφυγοκέντρηση

ΥποµονάδεςΥποµονάδες τηςτης ΑΤΚάσηςΑΤΚάσης

• Η αποµονωµένη καταλυτική υποµονάδα (c) είναι καταλυτικά ενεργή αλλά δεναναστέλλεται από την CTP

• Η αποµονωµένη ρυθµιστική υποµονάδα (r) προσδένει την CTP αλλά δεν είναι καταλυτικάενεργή.

• Οταν αναµειγνύονται καταλυτικές καιρυθµιστικές υποµονάδες γίνεται ανασύστασητου φυσιολογικού, αλλοστερικά ρυθµιζόµενουενζύµου που έχει σύσταση c6r6.

Η δοµή της Ασπαρτικής Τρανσκαρβαµυλάσης

∆άκτυλοςψευδαργύρου

C

ZnC C

C

Το π-υδροξυ υδραργυρο βενζοϊκόαντικαθιστά τον Zn µε Hg καιαποσταθεροποιεί τον δάκτυλοψευδαργύρου

Εντοπισµός των ενεργών κέντρων: Χρήση τουPALA (ανάλογο ενός ενδιαµέσου της σύνθεσης του

καρβαµυλο ασπαρτικού)

ΙσχυρόςΙσχυρός συναγωνιστικόςσυναγωνιστικόςαναστολέαςαναστολέαςΤηςΤης ATKATKάσηςάσης

Το PALA προκαλεί µετάβαση από την κατάσταση Τστην R στην Ασπαρτική Τρανσκαρβαµυλάση

ΤαΤα 2 2 καταλυτικάκαταλυτικά τριµερήτριµερή: : αα) ) αποµακρύνονταιαποµακρύνονται κατάκατά 12 12 ÅÅ καικαιββ) ) περιστρέφονταιπεριστρέφονται γύρωγύρω απόαπό τοντον κοινόκοινό άξοναάξονα συµµετρίαςσυµµετρίας κατάκατά 1010οο

γγ) ) τατα ρυθµιστικάρυθµιστικά διµερήδιµερή ανταποκρίνονταιανταποκρίνονται περιστρεφόµεναπεριστρεφόµενα καικαι αυτάαυτάκατάκατά 10 10 ÅÅ

Η CTP σταθεροποιεί την κατάσταση Τ στηνΑσπαρτική Τρανσκαρβαµυλάση

Ισορροπία µεταξύ των καταστάσεων Τ και R στηνΑσπαρτική Τρανσκαρβαµυλάση

ΕναρµονισµένοΕναρµονισµένο µοντέλοµοντέλο αλλοστερικήςαλλοστερικής ρύθµισηςρύθµισης: : ΟιΟιαλλαγέςαλλαγές στοστο ένζυµοένζυµο είναιείναι ««όλεςόλες ηη καµίακαµία»»

Η Ασπαρτική Τρανσκαρβαµυλάση εµφανίζεισιγµοειδή κινητική

H CTP καταστέλλει ενώ η ΑΤΡ ενεργοποιεί τηνΑΤΚάση

Ρύθµιση της ενζυµικής δραστικότητας µεαντιστρεπτή οµοιοπολική τροποποίηση

Συνήθεις οµοιπολικές τροποιήσεις που µεταβάλουντην δραστικότητα των πρωτεϊνών

Οµοιοπολικές τροποποιήσεις που συµβαίνουν στιςπρωτεϊνες

ΦωσφορυλίωσηΦωσφορυλίωση πρωτεϊνώνπρωτεϊνών

ΑποφωσφορυλίωσηΑποφωσφορυλίωση πρωτεϊνώνπρωτεϊνών απόαπόειδικέςειδικές πρωτεϊνικέςπρωτεϊνικές φωσφατάσεςφωσφατάσες

Ρύθµιση της δραστικότητας της φωσφορυλάσης τουγλυκογόνου µε φωσφορυλίωση-

αποφωσφορυλίωση

Γιατί φωσφορυλίωση;• Πρόσθεση 2 επιπλέον αρνητικών φορτίων, σχηµατισµόςνέων ενδοµοριακών αλληλεπιδράσεων, αλλαγή στηνστερεοδιαµόρφωση του ενζύµου

• ∆ηµιουργία νέων δεσµών υδρογόνου, σχηµατισµός νέωναλληλεπιδράσεων µέσα και και έξω από το µόριο

• Παρέχεται ελεύθερη ενέργεια στο σύστηµα• Με τις φωσφορυλιώσεις έχουµε σηµαντική ενίσχυση τουαρχικού σήµατος (σε σηµατοδοτικά µονοπάτια)

• Το ΑΤΡ είναι δείκτης ενεργειακού φορτίου (σύνδεσηενεργειακής κατάστασης µε ρύθµιση µεταβολισµού)

Ενεργοποίηση ενζύµου µε την αντιστρεπτήπρόσδεση ενός νουκλεοτιδίου

Ρύθµιση της ενζυµικής δραστικότητας µε µη-αντιστρεπτή οµοιοπολική τροποποίηση

Ζυµογόνα (ανενεργές πρόδροµεςπρωτεάσες) που εκκρίνονται από το

πάνκρεας και το στοµάχι

Εκκριση ζυµογόνων απόένα εξωκρινές κύτταρο

του πανκρέατος

ΠρωτεολυτικήΠρωτεολυτική ενεργοποίησηενεργοποίηση τουτουχυµοθρυψινογόνουχυµοθρυψινογόνου σεσε χυµοθρυψίνηχυµοθρυψίνη

ΑλλαγέςΑλλαγές στηνστηνστερεοδιαµόρφωσηστερεοδιαµόρφωση πουπουπροκαλούνταιπροκαλούνται απόαπό τηντην

πρωτεόλυσηπρωτεόλυση

Συντονισµός στην ενεργοποίησηζυµογόνων που εµπλέκονται στην πέψη

των τροφών από την θρυψίνη

ΗΗ πρωτεολυτικήπρωτεολυτική διάσπασηδιάσπασηείναιείναι µηµη--αντιστρεπτήαντιστρεπτή. . ΠωςΠωςτερµατίζεταιτερµατίζεται ηη ενεργοποίησηενεργοποίηση

τωντων ζυµογόνωνζυµογόνων

Αλληλεπίδραση θρυψίνης-αναστολέαπανκρεατικής θρυψίνης

Ο αναστολέας δεσµεύεταιισχυράισχυρά στο ενεργόκέντρο της θρυψίνης.

Ο αναστολέας είναιανάλογο υποστρώµατος.

Αλληλεπιδρά µε τοAsp189 στην κοιλότηταεξειδίκευσης

Η κοιλότητα εξειδίκευσης τωνπρωτεασών σερίνης

ΣηµασίαΣηµασία τουτου αναστολέααναστολέα τηςτηςθρυψίνηςθρυψίνης

• Εµποδίζει την πρόωρη ή την άσκοπηενεργοποίηση των πρωτεολυτικώνενζύµων στο πάνκρεας και τηνπανκρεατίτιδα.

ΑντιθρυψίνηΑντιθρυψίνη αα11

• Προστετεύει τους ιστούς από τηνελαστάση (πρωτεάση που παράγεταιαπό τα ουδετερόφιλα).

• Ανεπάρκεια της αντιθρυψίνης α1 µεµετάλλαξη προκαλεί εµφύσηµα(καταστροφή των κυψελιδικώντοιχωµάτων στους πνεύµονες)

Προδιάθεση για εµφύσηµα έχουµε και ότανοξειδώνεται η µεθειονίνης 358 στον αναστολέα

της αντιθρυψίνης α1

ΚάπνισµαΚάπνισµα

∆εν∆εν προσδένεταιπροσδένεται στηνστην ελαστάσηελαστάση

ΚαταρράκτηςΚαταρράκτης τηςτης πήξηςπήξης τουτου αίµατοςαίµατος

∆οµή∆οµή ινωδογόνουινωδογόνου

Σύσταση: 2 x ΑαΒβγΑΑΑΑΒΒΒΒ

ινωδοπεπτίδια

Thrombin

ΣχηµατισµόςΣχηµατισµός ινώδουςινώδους

ΑντίδρασηΑντίδραση πουπου καταλύεταικαταλύεται απόαπό τηντηντρανσγλουταµινάσητρανσγλουταµινάση ((παράγονταςπαράγοντας

XIII)XIII)

ΚαταρράκτηςΚαταρράκτης τηςτης πήξηςπήξης τουτου αίµατοςαίµατος

ΜονοµερέςΜονοµερές ινώδουςινώδους

ΙνώδεςΙνώδες

∆οµικές∆οµικές περιοχέςπεριοχές προθροµβίνηςπροθροµβίνης

Το γ-καρβοξυγλουταµικόείναι σηµαντικό για τηνπρόσδεση του ασβεστίου

Ακινητοποίηση στιςµεµβράνες τωναιµοπεταλίων, προσέγγισηπρωτεϊνών πήξης (V)

∆ηµιουργείται µόνοπαρουσία βιταµίνης Κ

Αναστολείς της βιταµίνης Κ (προκαλούνθανατηφόρο αιµοραγία)

ΕνεργοποίησηΕνεργοποίηση προθροµβίνηςπροθροµβίνηςΠεριοχήΠεριοχή πουπου προσδένειπροσδένει CaCa

ΠρωτεολυτικήΠρωτεολυτική ενεργοποίησηενεργοποίηση

ΠρωτεόλυσηΠρωτεόλυση ινωδογόνουινωδογόνου

ΜοριακήΜοριακή βάσηβάση αιµορροφιλίαςαιµορροφιλίας: : ΜεταλλάξειςΜεταλλάξειςστονστον αντιαιµορροφιλικόαντιαιµορροφιλικό παράγονταπαράγοντα (VIII)(VIII)

(Θετικήεπανατροφοδότηση)

Το ινώδες διαχωρίζεται από την πλασµίνη

ΤερµατισµόςΤερµατισµός τηςτης πήξηςπήξης

ΑναστολείςΑναστολείς τωντων παραγόντωνπαραγόντων τηςτης πήξηςπήξης πουπουπεριορίζουνπεριορίζουν τηντην επέκτασηεπέκταση τωντων θρόµβωνθρόµβων

θροµβίνη

αντιθροµβίνη

παράγοντας ΧΙΙaπαράγοντας ΧΙaπαράγοντας ΙΧaπαράγοντας Χa

ηπαρίνη

++

++

Σιτευτικά κύτταρα(αιµοφόρα αγγεία)

Serpin(ser protease inhibitor)

Μετάλλαξη στην αντιθρυψίνη α1 που άλλαξε στην δραστικότητά της σεαντιθροµβίνη: θανατηφόρος αιµοραγία

ΛύσηΛύση τουτου ίδιοίδιο τουτου θρόµβουθρόµβου: : οο ρόλοςρόλος τουτου ΙστικούΙστικούενεργοποιητήενεργοποιητή τουτου πλασµινογόνουπλασµινογόνου ((TPA)TPA)

Πλασµινογόνο

ΠεριοχήΠεριοχή πουπου προσδένεταιπροσδένεταιστονστον θρόµβοθρόµβο

ΤΡΑΤΡΑ

Πλασµίνη

Λύση του ινώδους σε περιοχέςτης τριπλής έλικας

Ο ΤΡΑ χορηγείται στην στεφανιαία αρτηρία αµέσως µετά από µια καρδιακήπροσβολή που προκαλείται από θρόµβωση.