Strategie regulace proteinov enzymov aktivity
Download
1 / 29

Strategie regulace (proteinové) enzymové aktivity. - PowerPoint PPT Presentation


  • 68 Views
  • Uploaded on

Strategie regulace (proteinové) enzymové aktivity. 1. Reversibilní kovalentní modifikace . Katalytické vlastnosti řady enzymů se mění po kovalentní vazbě nějaké skupiny na jejich molekulu – nejčastěji fosforylace. Modifikující enzymy jsou proteinkinasy a proteinfosfatasy .

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Strategie regulace (proteinové) enzymové aktivity.' - perrin


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Strategie regulace proteinov enzymov aktivity

Strategie regulace (proteinové) enzymové aktivity.

1. Reversibilní kovalentní modifikace. Katalytické vlastnosti řady enzymů se mění po kovalentní vazbě nějaké skupiny na jejich molekulu – nejčastěji fosforylace. Modifikující enzymy jsou proteinkinasya proteinfosfatasy.

2. Allosterická kontrola. Allosterické proteiny obsahují regulační místa odlišná od substrátových. Allosterický z řečtiny „allos“ = další, „steros“ = uspořádání. Skládají se z podjednotek (protomerů). Mají schopnost kooperativity.

Jako příklady enzym aspartáttranskarbamoylasa (ATCasa)

a neenzymový kyslíkový přenašeč hemoglobin.

3. Mnohočetné formy enzymů. Isozymy – jsou homologní enzymy katalyzující stejnou reakci, ale lišící se jemně ve struktuře a více v Km a Vlim a regulačních vlastnostech.


  • 4. Proteolytická aktivace. Mnoho proteinů je syntetizováno v neaktivní formě. U enzymů jsou to zymogeny (proenzymy).

    Po odštěpení části řetězce přechází zymogen na aktivní enzym. Jako aktivující složky působí proteolytické enzymy jako chymotrypsin, pepsin a trypsin. Aktivace je ireversibilní.

    Kaspasy, proteolytické enzymy, účastnící se programové buněčné smrti, jsou aktivovány z formy prokaspas. Dalším příkladem je kaskáda enzymů při srážení krve.

    5. Kontrola množstvím přítomného enzymu-kontrola na úrovni transkripce. Modul 11, ibiochemie.upol.cz; Regulace genové exprese. (P. Peč).


1 regulace enzymov aktivity kovalentn modifikac
1. Regulace enzymové aktivity kovalentní modifikací.

  • Nejčastější jsou fosforylace a defosforylace

  • Dalším způsobem modifikace je např. acetylace. Acetylovány jsou histony (pomocné proteiny obalující DNA v chromosomech a při regulaci genů). Vysoce acetylované histony spojené s geny jsou aktivně přepisovány. Enzymy jsou acetyltransferasa a deacetylasa a jsou regulovány fosforylací.

  • Modifikace není vždy reversibilní. Např. připojení ubiquitinu k proteinu.



Sirtuiny: EC 3.5.1.98 histondeacetylasy nebo histonamidohydrolasy. Protipólem jsou histonacetylasy EC 2.3.1.48

  • Sirtuiny (silent information regulator, SIRT) jsou enzymy kódované skupinou vysoce konzervovaných genů přítomných v genomech organismů počínaje archebakteriemi až po eukaryota.

  • Tyto enzymy patří do skupiny NAD+-dependentních deacetylas katalyzujících deacetylaci různých proteinů včetně histonů, p53, p300, acetyl-CoAsynthetasy a R-deacetylacitubulin.

  • Schopnost deacetylace širokého spektra substrátů určuje klíčovou roli sirtuinů při různých biologických funkcích jako je např. oprava DNA, umlčení transkripce, stabilita genomu, apoptosa, signál insulinu a mobilizace tuků.


Sirtuiny
Sirtuiny histonamidohydrolasy.

  • Sirtuiny – regulace umlčování genů. Sirtuiny vyžadují pro deacetylaci např. histonů NAD+. Tato skupina enzymů slouží jako citlivý senzor energetického stavu buňky.

  • Pokud je k dispozici dostatek živin a metabolismus pracuje na plné obrátky, vzniká velké množství NADH (inhibitor sirtuinů). Naopak, pokud nevzniká velké množství NADH nebo je veškerý NADH převeden na NAD+, díky zvýšené aktivitě dýchacího řetězce, sirtuiny nerušeně fungují.

  • Co sirtuiny umějí ?

  • U kvasinek bylo zjištěno, že větší množství sirtuinů vede k prodloužení života. Omezený přísun potravy (glukosy) vede k poklesu NADH, sirtuiny jsou aktivovány a deacetylují. Pustí se do histonů a dalších substrátů, které se podílejí na délce života.


Sirtuiny1
Sirtuiny histonamidohydrolasy.

  • U savců (u laboratorních myší) je nejdůležitějším enzymem SIRT1. K jeho substrátům patří proteiny p53 nebo MyoD, které jsou zapojeny do programované buněčné smrti.

  • Další cestou vlivu SIRT je tuková tkáň, kde interaguje s transkripčním faktorem PPAR gama a touto cestou brání tvorbě proteinů nutných k syntéze tuků. Tuky jsou místo uskladňování odbourávány.

  • SIRT brzdí programovou buněčnou smrt i diferenciaci, mobilizuje zásoby tuků a. umožňuje jejich lepší spalování. Větší počet mitochondrií produkuje méně ROS.

  • Účinnost SIRT lze zvýšit podáním resveratrolu, což je přírodní polyfenolická látka vyskytující se např. v hroznové slupce a jadérkách. Francouzský paradox !!


Resveratrol
Resveratrol histonamidohydrolasy.


Vysv tlivky k tabulce common covalent modification of protein activity
Vysvětlivky k tabulce: Common covalent modification of protein activity

  • Ras = onkogen – rat sarcoma viruses.

  • Src = onkogen – Rous sarcoma viruses.

  • Myristoyl-CoA = CH3 – (CH2)12 – CO-CoA

  • Farnesylpyrofosfát (3 x prenyl, prenylace) –


Fosforylace je vysoce inn zp sob modifikace reguluj c aktivitu c lov ho proteinu
Fosforylace je vysoce účinný způsob modifikace regulující aktivitu cílového proteinu.


Pyruv tdehydrogenasakinasa pdk ec 2 7 11 2
Pyruvátdehydrogenasakinasa (PDK) EC 2.7.11.2 regulující aktivitu cílového proteinu.

  • PDK inaktivuje pyruvátdehydrogenasu fosforylací za účasti ATP.

  • PDK se podílí na regulaci pyruvátdehdrogenasového komplexu jehož je PD prvním enzymem. PDK a pyruvátdehydrogenasový komplex jsou lokalizovány v matrix mitochondrií u eukaryot.

  • Komplex převádí pyruvát, jako produkt glykolýzy

    vzniklý v cytoplasmě, na acetyl CoA., který je posléze oxidován v citrátovém cyklu za tvorby energie.

  • PDK snižuje oxidaci pyruvátu v mitochondrii a zvyšuje převod pyruvátu na laktát v cytoplasmě.

  • Opačné působení PDK- defosforylace – a aktivace pyruvátdehdrogenázového komplexu je katalyzováno fofoproteinfosfatasou nazývanou pyruvátdehydrogenasafosfatasa.


Regulace pyruv tdehydrogenasov ho komplexu
Regulace pyruvátdehydrogenasového komplexu regulující aktivitu cílového proteinu.


Pyruv tdehdrogenasakinasa pdk ec 2 7 11 2
Pyruvátdehdrogenasakinasa (PDK) EC 2.7.11.2 regulující aktivitu cílového proteinu.

  • PDK je stimulována ATP, NADH a acetyl CoA.

  • PDK je inhibována ADP, NAD+ CoA-SH a pyruvátem.

  • PDK je také inhibována farmakem dichloroacetátem, který je sledován jako prostředek k léčení několika metabolických onemocnění – zvláště proti rakovině.

  • PDK má čtyři isozymy – PDK1 až PDK4.


Slo en pyruv tdehydrogenasov ho komplexu
Složení pyruvátdehydrogenasového komplexu: regulující aktivitu cílového proteinu.

Pyruvátdehydrogenasa (E1)

Dihydrolipoyltransacetylasa (E2)

Dihydrolipoyldehydrogenasa (E3)

Např. komplex E. coli je 4 600 kD proteinový komplex. Mitochondriální komplex je 10 000 kD protein, obsahující 20 E2 trimerů obklopených 30 E1 heterotetramery a 12 E3 dimerů.

Pyruvátdehydrogenasový komplex katalyzuje sekvencí tří reakcí, sumárně:

Pyruvát + CoA + NAD+→ acetyl CoA + CO2 + NADH

Komplex využívá pěti různých koenzymů: Thiaminpyrofosfát (TPP), koenzym A (CoA SH), NAD+, FAD a lipoamid.

17


Thiaminpyrofosfát – TPP, také thiamindifosfát TDP. regulující aktivitu cílového proteinu. Váže se pevně, ale nekovalentně na pyruvátdekarboxylasu. Prekurzorem je vitamin B1 – thiamin.


Nekovalentn vazba tpp na pyruv tdekarboxylasu
Nekovalentní vazba TPP na pyruvátdekarboxylasu. regulující aktivitu cílového proteinu.


Pyruv tdehydrogenasa e 1 pyruv t dekarboxyluje za tvorby hydroxyethyl tpp meziproduktu
Pyruvátdehydrogenasa (E regulující aktivitu cílového proteinu. 1)Pyruvát dekarboxyluje za tvorby hydroxyethyl-TPP meziproduktu.

20


Lipoamid a dihydrolipoamid lipoov kyselina je v z na na e 2 amidovou vazbou p es e aminoskupinu lys
Lipoamid a dihydrolipoamid. Lipoová kyselina je vázána na E2 amidovou vazbou přes e-aminoskupinu Lys.

21


Hydroxyethylová skupina je přenesena Ena dihydrolipoyltransacetylasu (E2).Hydroxyethylový karbanion je současně oxidován na acetyl a lipoamid redukován na disulfid.

22


E E2 (Dihydrolipoyltransacetylasa) poté katalyzuje transesterifikací, při které se acetyl přenese na CoA za tvorby acetyl-CoA.

23


Regenerace lipoamidu na e 2 reoxidace prob h p es kovalentn v zan fad
Regenerace lipoamidu na E E2. Reoxidace probíhá přes kovalentně vázaný FAD.

24


Reoxidace redukovaného E E3 (Dihydrolipoyldehydrogenasa ). Elektrony z FADH2 se přenáší na NAD+ za tvorby NADH. FAD slouží spíše jako vodič elektronů !!!

25


Aktivn m sto dihydrolipoamiddehydrogenasy
Aktivní místo dihydrolipoamiddehydrogenasy. E

FAD

Cys43

Cys48

NAD+

Tyr 181


Lipoyllysylov ram nko e 2 2x
Lipoyllysylové raménko E E2 (2x)

Raménko přenáší meziprodukty reakce mezi jednotlivými enzymy.

27


Animace pd
Animace PD E

  • http://www.brookscole.com/chemistry_d/templates/student_resources/shared_resources/animations/pdc/pdc.html


Toxicita arsenitanu a organických sloučenin arsenu. EInhibují pyruvátdehydrogenasu a 2-oxoglutarátdehydrogenasu a tím i respiraci.

29


ad