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Margherita Ruoppolo » 8.Regolazione dell'attività enzimatica


Modulatori dell’attività enzimatica

  • Gli enzimi possono essere regolati in modi molto diversi.
  • Un modo semplice per controllare l’attività enzimatica è quello dell’inibizione da prodotto. Un aumento della concentrazione del prodotto porta al blocco dell’attività enzimatica.
  • Esistono inoltre sostanze che possono attivare o inibire l’attività enzimatica e vengono definite attivatori o inibitori.

Inibitori enzimatici

  • Gli inibitori possono essere non specifici come pH, acidi forti o sostanze che possono denaturare tutti gli enzimi
  • Gli inibitori specifici inibiscono l’attività di un unico enzima.
  • L’inibizione enzimatica può essere reversibile o irreversibile.

Meccanismi di inibizione reversibile

L’inibizione reversibile può avvenire secondo meccanismi diversi:

  • inibizione competitiva (Figura 1);
  • inibizione non competitiva (Figura 2);
  • inibizione mista (Figura 3);

Tali meccanismi sono spiegati nel video allegato.

Figura 1. Inibizione competitiva.
L’inibitore, I, compete con il S per il legame al sito attivo. L’inibitore occupa il sito attivo impedendo la formazione del complesso ES.

Figura 2. Inibizione non competitiva.
L’inibitore, I, si lega ad un sito diverso dal substrato.

Figura 3. Inibizione mista.
L’inibitore, I, lega un sito diverso da quello del S, ma è in grado di legare sia l’enzima E che il complesso ES.

(tratto da “Principi di biochimica” di A.L.Lehninger ed. Zanichelli)

Inibizione competitiva in Lehninger, Principi di biochimica, Zanichelli, 1994 4/E, fig. 6.15 p. 211

Inibizione non competitiva in Lehninger, Principi di biochimica, Zanichelli, 1994 4/E, fig. 6.15 p. 211

Inibizione mista in Lehninger, Principi di biochimica, Zanichelli, 1994 4/E, fig. 6.15 p. 211

Video 1. Descrive i principali meccanismi di inibizione enzimatica

Enzimi regolatori

  • Il tipo di regolazione più importante di enzimi, che determinano la velocità di una via metabolica, è la regolazione allosterica.
  • Gli enzimi allosterici hanno siti di legame per gli attivatori o inibitori diversi dal sito attivo del substrato (dal greco allos stereos)
  • L’enzima allosterico è in generale una proteina oligomerica che può esistere in una conformazione ad alta affinità per il substrato ed in una conformazione a più bassa affinità per il substrato. Il meccanismo di azione degli enzimi allosterici è spiegato nel video allegato.
Video 2. Elenca i vari tipi di regolazione enzimatica

Video 2. Elenca i vari tipi di regolazione enzimatica


Proprietà cinetiche degli enzimi allosterici

  • Gli enzimi allosterici hanno un comportamento cinetico sigmoidale (Figura 4), che riflette la presenza di interazioni cooperative tra le diverse subunità della proteina. L’azione degli enzimi allosterici è spiegata nel video allegato.
  • Gli enzimi allosterici omotropici sono costituiti da molte subunità ed i cambiamenti conformazionali di una subunità vengono trasmessi alle subunità adiacenti.
  • Gli enzimi allosterici eterotropici presentano come modulatori metaboliti diversi dal substrato.

Figura 4. Cinetica degli enzimi allosterici.
Il comportamento cinetico degli enzimi allosterici è descritto da una curva sigmoidale

(tratto da “Principi di biochimica” di A.L.Lehninger ed. Zanichelli)

in Lehninger, Principi di biochimica, Zanichelli, 1994 4/E, fig. 6.29 p. 229

Nel video 3 sono descritti gli enzimi allosterici

Nel video 3 sono descritti gli enzimi allosterici


Ulteriori fattori che regolano l’attività enzimatica

  • Compartimentalizzazione
    • L’enzima viene prodotto in un certo tessuto o compartimento cellulare e non in un altro.
  • Modificazioni covalenti
    • Gruppi chimici modificano alcuni residui dell’enzima.
  • Proteolisi limitata
    • L’enzima viene sintetizzato in una forma inattiva chiamata zimogeno e viene poi attivato mediante proteolisi della catena polipeptidica.
  • Induzione dell’espressione genica
    • Gli enzimi costitutivi sono sempre presenti nella stessa concentrazione. Gli enzimi indotti vengono prodotti solo in caso di necessità.

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