UNIDAD 3

Regulación de la Actividad Enzimática

• Es el proceso por el cual las células controlan la actividad de las enzimas.
• Es esencial para mantener la homeostasis y asegurar respuestas adecuadas a las necesidades celulares.

Inhibición Reversible

• Un inhibidor reversible establece un equilibrio con la enzima libre o con el complejo enzima-sustrato.
• Los enlaces en la inhibición reversible son no covalentes.

Mecanismos de Inhibición

• Inhibición competitiva: un inhibidor compite con el sustrato por el sitio activo de la enzima.
  • La unión del inhibidor al sitio activo impide la unión del sustrato.
  • Vmax no cambia con la inhibición competitiva.
  • Km aumenta, ya que se necesita más sustrato para alcanzar la mitad de la actividad máxima, porque compite con el inhibidor.
• Inhibición no competitiva: un inhibidor se une a un sitio diferente del sitio activo
  • Esto altera la forma de la enzima y reduce su actividad.
  • El sustrato puede unirse, pero la reacción se bloquea.
  • Vmax disminuye proporcionalmente a la concentración del inhibidor.
  • Km no se altera en la inhibición no competitiva.
• Inhibición acompetitiva: el inhibidor se une únicamente al complejo enzima-sustrato en sitios diferentes al catalítico.
  • No se puede revertir mediante el aumento de la concentración del sustrato.
  • Vmax aparente disminuye y Km disminuye en la inhibición acompetitiva.

Inhbición del VIH

• Inhibidores de la proteasa interrumpen el ciclo de vida del VIH bloqueando la enzima proteasa.
• La proteasa es necesaria para procesar proteínas virales.

Intervención Reguladora

• Una enzima reguladora principal cataliza la reacción más lenta de la ruta metabólica.
• Esta enzima determina la velocidad con la que se lleva a cabo la ruta metabólica.
• La intervención reguladora ayuda a conservar energía, mantener un estado celular ordenado y responder a variaciones ambientales.
• Aumentar la concentración de sustrato incrementa la velocidad de la reacción hasta la saturación.
• La formación del producto puede resultar en inhibición competitiva, disminuyendo la velocidad.

Estrategias de Regulación de Enzimas

• Control de la cantidad de enzimas: regula la síntesis o degradación de enzimas.
  • Enzimas reguladas: su concentración varía en respuesta a señales.
    • Inducción: permite la síntesis enzimática en respuesta a un inductor.
    • Represión: inhibe la síntesis enzimática en respuesta a un correpresor.
  • Enzimas constitutivas: se producen a concentraciones constantes independientemente de las señales celulares.
  • Aumentar la concentración enzimática ([E]) aumenta la posibilidad de formación del complejo enzima-sustrato (ES), incrementando la velocidad de la reacción.
• Control en la degradación de las enzimas: la velocidad de degradación de las enzimas se regula en respuesta a señales.
  • La degradación de enzimas permite eliminar aquellas que no se necesiten.
  • La ubiquitina es una proteína que etiqueta proteínas celulares para su destrucción.
  • Tres encimas intervienen en la conjugación de la ubiquitina
    • E1:enzima activadora de la ubiquitina
    • E2: Cataliza la conjugación de la ubiquitina
    • E3: ligasa que catilaiza la unión ubiquitina-proteina
  • Las enzimas ubiquitinadas son eliminadas por proteolisis en el proteosoma.
  • La reacción de deubiquitinación implica la eliminación de la señal de ubiquitinas mediante la enzima E4 deubiquitina (DUB).
• Control por regulación alostérica: implica la unión de moduladores alostéricos a enzimas alostéricas.
  • Moduladores alostéricos: se une fuera del sitio activo alterando la conformación de la enzima y afectando su actividad.
  • Moduladores alostéricos positivos: aumentan la afinidad de la enzima por el sustrato.
  • Moduladores alostéricos negativos: disminuyen la afinidad de la enzima por el sustrato.
  • La inhibición por producto es un tipo de regulación alostérica donde el producto final de una vía metabólica inhibe una enzima alostéricamente la actívidad de una enzima alostérica al inicio de la vía.
  • Control por retroalimentación o retroalimentación negativa: el producto final inhibe una enzima en la ruta metabólica que lo produce
  • Los metabolitos pueden actuar para activar la actividad de las enzimas.

Unión Covalente a Ligandos

• La unión covalente de ligandos modifica las propiedades de la enzima.
• Incluye:
  • Metilación: adición de un grupo metilo.
  • ADP-ribosilación: transferencia de ADP-ribosa.
  • Acetilación: adición de un grupo acetilo.
  • Modificaciones lipídicas: adición de lípidos.
  • Fosforilación/desfosforilación: adición o eliminación de un grupo fosfato mediada por quinasas y fosfatasas.
  • La CDK (quinasa dependiente de ciclina) regula el ciclo celular mediante palmitoilación.
  • La toxina colérica utiliza la ADP-ribosilación, y causa diarrea acuosa.
  • La colina se transforma en acetilcolina mediante acetilación.
  • La fosforilación y desfosforilación son procesos importantes en la regulación enzimática
    • La glucógeno fosforilasa se transforma de una forma poco activa (b) a una forma más activa (a) mediante fosforilación.
  • Las ciclinas y CDKs (quinasas dependientes de Ciclina) regulan el ciclo celular.
    • Cuando las ciclinas están sin ciclina, las CDK son inactivas.
      • Cuando se unen, las CDK se activan e inician la fase S fosforilando blancos específicos.

Zimógenos

• Los zimógenos o proenzimas son precursores enzimáticos inactivos.
• Se activan mediante la ruptura de enlaces peptídicos.
• No requieren ATP para su activación.
• La activación es irreversible.
• Ejemplos: enzimas proteolíticas del estómago y páncreas, y el sistema de coagulación de la sangre.
  • Quimotripsinógeno se transforma en quimotripsina en el intestino delgado.
  • Pepsinógeno se transforma en pepsina en el estómago.
  • Tripsinógeno se transforma en tripsina en el intestino delgado.
  • Fibrinógeno se transforma en fibrina en tejidos dañados.
  • Protrombina se transforma en trombina en tejidos dañados.
  • La activación de zimógenos pancreáticos implica una cascada de eventos donde tripsinógeno se activa a tripsina por la enteropeptidasa, y a su vez, la tripsina activa otros zimógenos.