Regulace enzymové aktivity

Transkript

1 Regulace enzymové aktivity MUDR. MARTIN VEJRAŽKA, PHD.

2 Regulace enzymové aktivity Organismus NENÍ rovnovážná soustava Rovnováha = smrt Život: homeostáza, ustálený stav

3 Katalýza v uzavřené soustavě bez katalyzátoru rovnováha se ustavuje pomalu (ale ustaví se)

4 Katalýza v uzavřené soustavě s katalyzátorem ustaví se stejná rovnováha jako bez katalyzátoru, ale mnohem rychleji

5 Otevřená soustava Veličiny jsou konstantní, ale nejde o rovnováhu ustálený stav (steady-state) homeostáza regulace mění hodnotu (nejen čas, za nějž se jí dosáhne)

6 Regulace enzymů Mění koncentraci látek Reaguje na spotřebu na dodávku

7 Regulace enzymů Porucha regulace je příčinou onemocnění kinázy a fosfatázy: nádorová onemocnění nadbytek nějaké látky (cholesterol ateroskleróza, kys. močová dna )

8 Parametry používané v klinice či konc. nějaké látky způsobeno / tvorby / odstraňování nebo měří se aktivita nějakého enzymu

9 kys. acetylosalicylová Léky Velká část léků mění aktivitu nějakého enzymu (většinou inhibitory) simvastatin allopurinol omeprazol sildenafil vinkristin tetracyklin sulbaktam atorvastatin enalapril kotrimoxazol

10 Enzymy a léky Aktivita některých enzymů dramaticky mění účinnost léků cytochrom P 450 konjugace acetylace

11 Regulace enzymu genová exprese konverze proenzymu katalytická účinnost degradace enzymu proenzym ENZYM substrát produkt nabídka substrátu dostupnost koenzymů odčerpávání produktu

12 Koncentrace enzymu

13 Indukce a represe genová exprese konverze proenzymu katalytická účinnost degradace enzymu proenzym ENZYM substrát produkt nabídka substrátu dostupnost koenzymů odčerpávání produktu

14 Indukce indukovatelný enzym konstitutivní enzym indukce bazální aktivita

15 Indukce enzymu 1. alkoholdehydrogenáza a aldehyddehydrogenáza - konstitutivní enzymy 2. MEOS - inducibilní systém

16 Represe represe produktem represe katabolitem

17 Konverze proenzymu genová exprese konverze proenzymu katalytická účinnost degradace enzymu proenzym ENZYM substrát produkt nabídka substrátu dostupnost koenzymů odčerpávání produktu

18 Konverze proenzymu např. cílená proteolýza koagulační kaskáda aktivace trávicích enzymů

19 Koagulační kaskáda XII XIIa XI XIa IX IXa + VIIIa VIIa III VII X Xa + Va II IIa XIIIa I Ia fibrinová síť

20 Degradace enzymu genová exprese konverze proenzymu katalytická účinnost degradace enzymu proenzym ENZYM substrát produkt nabídka substrátu dostupnost koenzymů odčerpávání produktu

21 Degradace enzymu Často záleží na konformaci bílkoviny Molekuly enzymu s navázaným substrátem bývají chráněny

22 Degradace enzymu Grapefruitová šťáva významně zvyšuje degradaci střevního cytochromu P450 aktivita enzymu se sníží o polovinu během několika hodin zvýší se dostupnost a účinek mnoha léků

23 Nabídka substrátů

24 Koncentrace složek reakce genová exprese konverze proenzymu katalytická účinnost degradace enzymu proenzym ENZYM substrát produkt nabídka substrátu dostupnost koenzymů odčerpávání produktu

25 Kompartmentace cytozolový izoenzym mitochondriální izoenzym

26 Kompartmentace Tvorba makromolekulárních komplexů enzymů předávání produktů substrátů, vysoké lokální koncentrace přenos konformačních změn

27 Koncentrace substrátu koncentrace substrátu koncentrace volného substrátu

28 Katalytická účinnost

29 Katalytická účinnost genová exprese konverze proenzymu katalytická účinnost degradace enzymu proenzym ENZYM substrát produkt nabídka substrátu dostupnost koenzymů odčerpávání produktu

30 Katalytická účinnost Inhibitory léky, jedy Alosterická modifikace Malé molekuly Kovalentní modifikace Interakce mezi podjednotkami

31 Inhibitory Kompetitivní soutěží se substrátem Ostatní nekompetitivní, akompetitivní, smíšené

32 Kompetitivní inhibice Inhibitor často strukturně podobný substrátu Účinek záleží na poměru koncentrací poměru afinit Reverzibilní

33 Kompetitivní inhibitory v Kontrola Komp. inh. [S]

34 Kompetitivní inhibice N N H N N xantinoxidáza HO N N H N N OH OH hypoxantin OH kys. močová N N H N N OH alopurinol

35 Nekompetitivní inhibice Inhibitor se substrátem nesoutěží Snížení koncentrace funkčního enzymu Reverzibilní Ireverzibilní

36 Nekompetitivní inhibitory v Kontrola Nekomp. inh. [S]

37 Nekompetitivní inhibice kys. salicylová + kys. acetylosalicylová Ser Obrázky z webu firmy Bayer Health Care: (11/2007)

38 Alosterická regulace

39 Alosterické modifikátory Nejsou strukturně podobné substrátům ani koenzymům Váží se na místě vzdáleném aktivnímu centru Mění konformaci enzymové molekuly

40 Alosterické inhibitory enzym substrát alosterický inhibitor

41 Alosterické inhibitory enzym substrát alosterický inhibitor

42 Alosterická regulace makromolekula Zpětnovazebný inhibitor je často poslední nízkomolekulární látka před makromolekulou

43 Alosterická regulace makromolekula Obvykle se reguluje první prakticky nevratná reakce

44 Alosterická regulace

45 Kooperativita v Kontrola Aloster. inh. [S]

46 Kooperace substrátů

47 Kooperace substrátů

48 Kooperace substrátů

49 Kooperace substrátů

50 Kooperativita v Málo substrátu: Šetří se Hodně substrátu: Uklízí se [S]

51 Kovalentní modifikace enzymů Reverzibilní fosforylace OH skupin Mimo aktivní centrum Kinázy (vnášejí fosfát z ATP) Ser, Thr Tyr Fosfatázy (defosforylace hydrolýza esterové vazby)

52 Fosforylace a defosforylace Ser Thr Tyr ATP P i ATP P i ATP P i ADP H 2 O ADP H 2 O ADP H 2 O

53 Fosforylace nervová a hormonální regulace ATP ATP ATP ATP

54 Sestavování podjednotek (interakce protein-protein) Katalytická podjednotka Regulační podjednotka vazba camp kalmodulin váže Ca 2+ G-proteiny vazba GTP/GDP