Regulácia enzýmov
Regulácia aktivity enzýmov je typ metabolickej regulácie, pri ktorom sa ovplyvňuje aktivita už nasyntetizovaného enzýmu.
Aktivita enzýmov sa dá regulovať:
- Zmenami podmienok enzýmovej reakcie: pH, teplota, redoxný potenciál, koncentrácia substrátu, aktivátory, inhibítory
- Na základe osobitých vlastností REGULAČNÝCH ENZÝMOV
Regulačné enzýmy sú:
- Alosterické enzýmy
- Kovalentne modulovateľné enzýmy
ALOSTERICKÉ ENZÝMY ( AE )
Katalytická aktivita AE sa ovplyvňuje prostredníctvom molekuly EFEKTORA, ktorý sa naväzuje na špecifické ALOSTERICKÉ MIESTO ( CENTRUM ) enzýmu, nie kdekoľvek na enzýme.
Po naviazaní sa efektora nastáva zmena konformácie enzýmu, čo sa prejaví zmenou jeho aktivity.
Efektor môže pôsobiť ako:
- AKTIVÁTOR: zvyšuje aktivitu enzýmu
- INHIBÍTOR: znižuje sa aktivita enzýmu
AE sa môžu skladať z viacerých rovnakých alebo nerovnakých podjednotiek ( protomérov ), to zn., že AE je multimerický systém.
AE majú zvyčajne veľkú molekulovú hmotnosť, ťažko sa izolujú a purifikujú.
Podľa počtu naviazaných efektorov sa AE delia na:
- MONOVALENTNÉ:
majú len 1 špecifický efektor, napr. transkarbamyláza kys. asparágovej má
ako:
- Aktivátor ATP
- Inhibítor CTP
- POLYVALENTNÉ: majú 2 a viac špecifických efektorov, napr. glutamíntranshydrogenáza má:
o Aktivátory: ADP alebo AMP
o Inhibítory: ATP alebo NADH+H+
Existujú 2 kontrolné mechanizmy AE:
1. HETEROTROPNÝ: efektor, ktorý ovplyvňuje enzýmovú aktivitu, má inú štruktúru ako substrát
2. HOMOTROPNÝ: efektor má rovnakú štruktúru ako substrát alebo je to samotný substrát
a) Pozitívny homotropný účinok
Väzba prvej molekuly substrátu zvyšuje afinitu enzýmu k druhej molekule substrátu
b) Negatívny homotropný účinok
Väzba prvej molekuly substrátu znižuje afinitu enzýmu k druhej molekule substrátu
KOVALENTNE MODULOVATEĽNÉ ENZÝMY ( KME )
Ich aktivita sa moduluje prostredníctvom naviazania určitých skupín ( napr. fosforylácia, metylácia, hydroxylácia, glykozylácia, atď. ), ale aj kátkych peptidov, ktoré nie sú normálnou súčasťou enzýmu
Napr. chymotripsinogén → chymotripsín + dipeptidy
Trypsín
Neaktívna forma chymotripsinogén, ktorá je blokovaná dipeptidmi, sa prostredníctvom trypsínu mení na aktívnu formu chymotripsín a uvoľnia sa dipeptidy.
KME sa vyskytujú v 3 formách:
- Aktívna forma
- Menej aktívna forma
- Neaktívna forma
Typickým príkadom KME je glykogénfosforylázy, ktorá katalyzuje odbúravanie glykogénu vo svalových bunkách živočíchov. Enzým je yložený zo 4 polypeptidových reťazcov a je aktívny, ak sú všetky 4 podjednotky fosforylované.. Rovnováhu medzi aktívnou a neaktívnou formou enzýmu zabezpečuje enzýmový systém fosforyláza-fosfatáza a fosforyláza-kináza.
Aktivita KME sa reguluje aj pomocou
· NEKOMPETITÍVNYCH INHIBÍTOROV: nevratne sa viažu na enzým a inhibujú ho.
· KOMPETITÍVNYCH INHIBÍTOROV: „súťažia“ so substrátom o miesto na enzýme.
