i principali tipi di regolazione enzimatica sono:

°CONTROLLO ALLOSTERICO (millisecondi) eterotropico (sensori per l’ambiente chimico) o omotropico (cooperatività)

°ISOENZIMI E COMPARTIMENTALIZZAZIONEenzimi omologhi con specifiche caratteristiche catalitiche, espressi in specifici

tessuti, comparti cellulari o stadi dello sviluppo

°CONTROLLO GENICO (minuti/ore)espressione degli enzimi solo quando serve mediante regolazione dei geni

°MODIFICAZIONI COVALENTI REVERSIBILI (secondi)fosforilazione (proteina chinasi) e defosforilazione (proteina fosfatasi)

°MODIFICAZIONI COVALENTI IRREVERSIBILI (permanente)attivazione proteolitica di zimogeni

°INIBIZIONE COMPETITIVAinibitori specifici che bloccano il sito attivo

ENZIMI: STRATEGIE REGOLATORIE

H

inibizione a feedback

ATP -

CTP

–

sensore per livello energetico

+

2

-

-+

-

Hcarbammil Asp N-carbammil fosfato aspartato diidroorotato

CONTROLLO ALLOSTERICO – aspartato transcarbamilasi (ATCasi) batterica

+ PO42-

• L’ACTasi è l’enzima iniziale di una catena enzimatica che catalizza la produzione

di CTP

2 subunità catalitiche (C) (3 catene αααα ciascuna)

3 subunità regolatrici (R)(2 catene ββββ ciascuna).

sito attivo all’interfaccia fradue subunità catalitiche

αααα

Asp

CP

attivazione omotropica

αααα

αααα

CTP

C

r

analogo dello stato

di transizione (inibitore)

ATCasi - reazione

aspartato transcarbamilasi di E. coli - meccanismo

[Asp]

ATPCTP

v

disattivazione eterotropica (CTP)Stato T

(meno attivo)

Stato R(più attivo)

attivazione omotropica (substrato)attivazione eterotropica (ATP)

sito di legame per effettore allosterico:

ATP ↑↑↑↑CTP ↓↓↓↓

Zn++ (ruolo strutturale)

substrato

substrato

cAMP = adenosina-3’,5’-monofosfato ciclica

PKA - una chinasi multifunzionale inserita in una cascata enzimatica

ormone

fosfatasi

H2O

Pi

ATP ���� cAMP

iE4

aE4− PADP

ATP

CONTROLLO COVALENTE REVERSIBILE: Fosforilazione

(Proteina chinasi A)(multifunzionale)

(iE2 ����aE2)PKA attiva

(iE3 ����aE3- P )

Proteina chinasidedicata attiva

adenilato ciclasi (iE1 ����aE1)

CONTROLLO AD INIBIZIONE (proteina di controllo)

Attivazione della PKA da parte di cAMP ( ≈≈≈≈ 10 nM)

C CRX

R

S

R

Z

X

enzima substrato

R

AZ

R

cAMP

cAMP

subunitàcatalitica

R

AZ

RcAMPcAMP

RX

R

S

R

Z

XR

S

R

Z

XP

cAMPcAMP

Proteina Chinasi A (PKA) inattiva

Proteina Chinasi A (PKA) attiva

subunità del repressore

CONTROLLO COVALENTE IRREVERSIBILE - attivazioni proteolitiche

pancreas

zimogeni ed enzimi digestivi

tripsinogeno tripsinaauto

αααα-chimotripsina

chimotripsinogeno

ππππ-chimotripsinaauto

proelastasi

procarbossipeptidasi

elastasi

carbossipeptidasi

pepsinapepsinogenoHCl

prolipasi

lipasi

stomaco

inibitorepancreaticodellatripsina

antielastasi

–

–

Asp

Lys

via intrinseca

superficie tessutale danneggiatachininogeno, callicreina

via estrinseca

trauma

antitrombina

––

nei fatt. VII, IX, X, trombina: Glu γγγγ-carbossiglutammicovitamina K

Cascata di coagulazione del sangue

Formazione di un coagulo di fibrina

�

fibrinogeno

transglutamminasi(Factor XIIIa)

� �

�

degradazione

fibrinopeptidifibrinamonomerica

trombina

�

� �

�

fibrina multimerica

residui anioniciresidui cationici

legami

covalenti

Gln--CONH2 + NH2----Lys

Gln--CONH----Lys + NH2

transglutamminasi

Anticoagulanti: antitrombina, proteina C, cumarine, antiaggreganti piastrinici

Acido γ-glutamico (Gla)

dicumarolo

warfarina

Analoghi della vitamina K

Glu

Circulation

����

NH2

COOH

Gla Gla

Pro-Thrombin

SS

proteolytic cut

����

NH2

COOH

Gla Gla

Thrombin

Pro-

SS

collagen

WOUNDvWF

endothelium

plateletPL surface

�� � � �

Ca CaVaXa

Le piastrine si associano ai

filamenti di fibrina per

formare il coagulo.

Piastrine adese rilasciano

sostanze (es. trombossani)

che reclutano altre piastrine