Regulación Allosterica de Enzimas

Enzyme Regulation

Allosteric Regulation

• Definition: A type of enzyme regulation where the binding of a molecule to an allosteric site on the enzyme affects the enzyme's activity.
• Mechanism:
  • Allosteric effector binds to the allosteric site, causing a conformational change in the enzyme.
  • This change affects the enzyme's active site, altering its affinity for the substrate or its catalytic activity.
• Types of allosteric regulation:
  • Positive allosteric regulation: The binding of the allosteric effector increases the enzyme's activity.
  • Negative allosteric regulation: The binding of the allosteric effector decreases the enzyme's activity.
• Examples:
  • Hemoglobin: Oxygen binding to the allosteric site increases the enzyme's affinity for oxygen.
  • Aspartate transcarbamoylase: The binding of ATP or CTP to the allosteric site affects the enzyme's activity.

Covalent Modification

• Definition: A type of enzyme regulation where a covalent bond is formed between the enzyme and a modifying group, affecting the enzyme's activity.
• Types of covalent modification:
  • Phosphorylation: The addition of a phosphate group to the enzyme, often activating or inhibiting its activity.
  • De-phosphorylation: The removal of a phosphate group from the enzyme, often reversing the effect of phosphorylation.
  • Acetylation: The addition of an acetyl group to the enzyme, often affecting its activity or localization.
  • Ubiquitination: The covalent attachment of a ubiquitin protein to the enzyme, often marking it for degradation.
• Mechanism:
  • The modifying enzyme (e.g. kinase or phosphatase) catalyzes the covalent bond formation or breakage.
  • The modified enzyme's activity or localization is altered, affecting its function in the cell.
• Examples:
  • Glycogen phosphorylase: Phosphorylation activates the enzyme, allowing it to break down glycogen.
  • Protein kinase A: Phosphorylation activates the enzyme, allowing it to regulate various cellular processes.

Regulación de Enzimas

Regulación Alostérica

• La regulación alostérica es un tipo de regulación de enzimas en la que la unión de una molécula a un sitio alostérico en la enzima afecta la actividad enzimática.
• El mecanismo de regulación alostérica implica la unión de un efecto alostérico al sitio alostérico, lo que causa un cambio conformacional en la enzima y afecta su sitio activo.
• La regulación alostérica puede ser positiva o negativa, dependiendo de si la unión del efecto alostérico aumenta o disminuye la actividad enzimática.
• Ejemplos de regulación alostérica incluyen la hemoglobina, que aumenta su afinidad por el oxígeno cuando se une oxígeno al sitio alostérico, y la aspartato transcarbamoilasa, que se ve afectada por la unión de ATP o CTP al sitio alostérico.

Modificación Covalente

• La modificación covalente es un tipo de regulación de enzimas en la que se forma un enlace covalente entre la enzima y un grupo modificante, afectando la actividad enzimática.
• La modificación covalente puede ser de varios tipos, incluyendo fosforilación, desfosforilación, acetilación y ubiquitinación.
• La fosforilación y la desfosforilación se refieren a la adición o eliminación de un grupo fosfato, respectivamente, lo que puede activar o inhibir la actividad enzimática.
• La acetilación y la ubiquitinación se refieren a la adición de un grupo acetilo o una proteína ubiquitina, respectivamente, lo que puede afectar la actividad o localización enzimática.
• Ejemplos de modificación covalente incluyen la fosforilación de la glucógeno fosforilasa, que activa la enzima, y la proteína quinasa A, que se activa mediante fosforilación y regula varios procesos celulares.

Inhibición Competitiva

• La inhibición competitiva ocurre cuando un inhibidor se une al sitio activo de la enzima, evitando que el sustrato se una a él
• El inhibidor compite con el sustrato por la unión al sitio activo
• Km (constante de Michaelis-Menten) aumenta, mientras que Vmax se mantiene igual
• El inhibidor puede ser superado por aumentar la concentración de sustrato

Cinética Enzimática

• Vmax: velocidad máxima de la enzima, alcanzada cuando la enzima está saturada de sustrato
• Km: concentración de sustrato en la que la enzima alcanza la mitad de su velocidad máxima
• Gráfica de Lineweaver-Burk: representación gráfica de la cinética enzimática, utilizada para determinar Km y Vmax

Mecanismos de Inhibición

• Inhibición reversible: el inhibidor se une a la enzima a través de interacciones débiles y puede ser revertida aumentando la concentración de sustrato
• Inhibición irreversible: el inhibidor se une a la enzima a través de enlaces covalentes fuertes y no puede ser revertida
• Inhibición alósterica: el inhibidor se une a un sitio alósterico, afectando la actividad de la enzima sin unirse al sitio activo

Inhibición No Competitiva

• La inhibición no competitiva ocurre cuando un inhibidor se une a un sitio alósterico, alejado del sitio activo
• El inhibidor no compite con el sustrato por la unión al sitio activo
• Vmax disminuye, mientras que Km se mantiene igual
• El inhibidor no puede ser superado por aumentar la concentración de sustrato