ALLOSZTÉRIA-KOOPERATIVITÁS Kétféle kötőhely az enzimen Szubsztrát – kötő – aktív hely Allosztérikus hely – effektorok kötődnek Aktivátor Inhibítor Lehet külön hely az aktivátornak, inhibítornak, DE! kötődhetnek ugyanoda is Allosztérikus enzim – K – osztály – a KM változik az effektor hatására - V – osztály - a Vmax változik az effektor hatására K- allosztérikus kötőhelyhez kötődés – szubsztrátaffinitás változik V - allosztérikus kötőhelyhez kötődés – az ES komplex ->P folyamat sebessége (k2) változik

valamelyik alegységhez ALLOSZTÉRIA-KOOPERATIVITÁS Allosztéria = több alegység? Általában IGEN kivétel pl.: ribonukleotid reduktáz Több alegységes enzimek esetén: ligand kötődik (szubsztrát, aktivátor, inhibítor) valamelyik alegységhez Befolyásolja a ligand(ok) kötődését a többi alegységhez Homotrop Szubsztrát a szubsztráthoz Heterotrop Aktivátor kötődés befolyásolja a szubsztrátkötődést Inhibítor kötődés befolyásolja az aktivátorkötődést stb.

[s] ALLOSZTERIKUS KINETIKA + effektor Effektor nélkül - effektor V JELLEMZŐK: SZIGMOID GÖRBE NEGATÍV EFFEKTOR NÖVELI A SZIGMOID JELLEGET POZITÍV EFFEKTOR: HIPERBOLA FELÉ TOLJA EL A GÖRBÉT

KOOPERATIVITÁS Alap: több alegységes struktúra szigmoid görbe Def: egy ligand kötődése az egyik alegységen Befolyásolja egy másik ligand kötődését a következő protomeren. Allosztéria –Kooperativitás viszonya 1) Minden alegység egyforma 2.) Külön szabályozó és katalítikus alegységek

- ASZPARTÁT TRANSZKARBAMOILÁZ 6 CTP CTP CTP Pirimidin szintézis Karbamoil-foszfát aszpartát Karbamoil-aszpartát UMP CTP - INAKTÍV ENZIM 6 CTP Aktivált Szubsztrát- kötőhelyek AKTÍV ENZIM

- [asp] + effektor(ATP) Effektor (CTP) INAKTÍV ENZIM Pirimidin szintézis Karbamoil-foszfát - aszpartát AKTÍV ENZIM Karbamoil-aszpartát + effektor(ATP) Effektor (CTP) V [asp] UMP CTP

AZ ENZIMAKTIVITÁS SZABÁLYOZÁSA Kompartmentalizáció Az enzim mennyiségének szabályozása (génexpresszió) Az enzim katalítikus aktivitásának reverzibilis szabályozása Gátlások - kompetitiv - nem kompetitív Alloszterikus modifikáció Az enzim kémiai (kovalens módosítása) Proteolitikus aktiválás

KOMPARTMENTALIZÁCIÓ Katabolikus – Anabolikus utak elválasztása Pl. Mitokondrium Zsírsav lebontás Citoplazma Zsírsav szintézis b) Az intracelluláris membránok növelik a diffúzió által meghatározott reakciók sebességét CÉL 5Ao MEMBRÁN metabolit 30 min 30 sec

2) A GÉNEXPRESSZIÓ KONTROLLJA A) transzkripciós kontroll B) poszttranszkripciós kontroll mRNS

3) AZ ENZIMEK KATALÍTIKUS AKTIVITÁSÁNAK REVERZIBILIS SZABÁLYOZÁSA Gátlások pl. kompetitív zsírsav-CoA bejutását a mitokondriumba a malonyl-CoA gátolja Allosztérikus fehérjetermészetű anyagok Allosztérikus kismolekulatömegű intermedierekkel Az enzimfehérje kémiai módosítása reverzibilis kovalens módosítással

Kompetitív gátlás: a zsírsav-CoA bejutását a mitokondriumba a malonyl-CoA gátolja.

g g b d a d b a Ca2+ Glikogén foszforiláz kináz Allosztérikus hatás fehérjetermészetű anyagokkal Calmodulin (Ca2+ hatást modulál) Egyéb szabályozás Egyéb szabályozás g b d Ca2+-Calmodulin konformációváltozás Konformációváltozás a másik alegységen levő katalítikus helyen aktiválódás a Ca2+ Katalítikus alegység Inaktív Aktív Ca2+ d g b a

Allosztérikus hatás kismolekulatömegű intermedierekkel Példa: glikolízis glukóz Legfontosabb szabályozott enzim: Foszfofruktokináz (FFK) Fr-6P + ATP →fr-1,6P2 + ADP v FFK + AMP ATP + citrát Tejsav [ATP]

ATP ATP ATP ATP ATP ATP

ATP ATP

AZ ENZIMEK KATALÍTIKUS AKTIVITÁSÁNAK REVERZIBILIS SZABÁLYOZÁSA Allosztérikus: intermedierek pl: aszpartát transzkarbamoiláz Az enzimfehérje kémiai módosítása reverzibilis kovalens módosítással Foszforiláció - defoszforiláció Foszforiláz kináz Glikogén foszforiláz Glikogén foszforiláz-P Pi aktív ATP ADP inaktív Glikogén lebontás

A FOSZFORILÁCIÓ-DEFOSZFORILÁCIÓ LEHETSÉGES MECHANIZMUSA A töltéstaszítás energiája konformációváltozásra fordítódott P P AKTÍV DG= 2.8 kcal/mol INAKTÍV ADP AKTÍV Aktív 1 Inaktiv 1000 = DG= 4.3 kcal/mol defoszforilált ATP FOSZFORILÁLT FEHÉRJE Aktív 100 Inaktiv 1 = foszforilált INAKTÍV INAKTÍV NEM FOSZFORILÁLT FEHÉRJE

4. PROTEOLÍTIKUS AKTIVÁLÁS Emésztöenzimek Véralvadási cascade (Inzulin) (Procollagén) EGYSZERI, IRREVERZIBILIS Inaktív enzim: proenzim, zymogén TRIPSZINOGÉN CHYMOTRIPSZINOGÉN CHYMOTRIPSZIN ENTEROPEPTIDÁZ PROELASZTÁZ ELASZTÁZ TRIPSZIN PROKARBOXYPEPTIDÁZ KARBOXYPEPTIDÁZ