Samenvatting hoofdstuk 6 enzymologie: Regulatie van enzymen, 2e bachelor biomedische wetenschappen

Hoofdstuk 6: Regulatie van enzymen

Regulatie enzymactiviteit

Regulatie enzymactiviteit belangrijk : enzymen zijn enkel functioneel op het juiste tijdstip, plaats en
omstandigheden

Verschillende manieren om enzymactiviteit te reguleren:

 Substraat niveau controle
 Regulatie door effectoren
 Covalente modificatie
 Proteolytische afbraak
 Iso-enzymen

Regulatie van enzymactiviteit: substraat niveau controle

Regulatie via directe interactie van de substraten en producten met het katalyserend enzym  Hoe
hoger [S], hoe vlugger de reactie. Hoe meer product, hoe harder de enzymactiviteit wordt
tegengewerkt

Voorbeeld: glucose + ATP via hexokinase naar glucose-6-fosfaat + ADP

Regulatie van enzymactiviteit: regulatie door effectoren

Binding effector op enzym -> enzym-substraataffiniteit verandert -> enzymactiviteit verandert

 Positieve effector: enzymactiviteit activeren
 Negatieve effector: enzymactiviteit inhiberen

Feedback controle

Committed step metabole pathway = stap waarbij de producten van de reactie uitsluitend bestemd
zijn voor de synthese van de uiteindelijke eindproducten van de metabole pathway  enzymen die
committed step katalyseren: regulatie door effectoren


Assembly line:

 Eindproduct veroorzaakt inhibitie op eerste substraat = negatieve feedback controle



F is positieve effector van C naar K als er heel veel F gevormd
wordt



Allosterische controle

= controle enzymatische activiteit door niet-covalente modificatie wanneer effector aan enzym bindt
op een plaats die verschilt van de substraatbindingsplaats

 Multimeren: meerdere bindingsplaatsen voor effectoren en substraten
 Negatieve allosterische effector: enzymactiviteit verlagen
 Positieve allosterische effector: enzymactiviteit verhogen

,  Enzymen committed step katalyseren -> altijd allosterisch gereguleerde enzymen

effect wordt overdragen naar actief centrum door ruimtelijke
structuurverandering van het enzym

conformatieverandering -> affiniteit voor substraat verhoogt ->
hogere enzymactiviteit




Voorbeeld: ATCase

 Wordt allosterisch geïnhibeerd door eindproduct pathway = CTP = negatieve effector
 Katalyseert commited step van synthese pyrimidines UTP en CTP
 Multimeer: 2 katalytische trimeren en 3 regulatorische dimeren met beide 2 domeinen 
activatie bepaald door verhouding ATP/CTP
 Bestuderen door scheiding subeenheden door behandeling p-Hydroxymercuribenzoaat en
ultracentrifugatie
 Studie actief centrum: PALA analoog reactie intermediair -> inhibeert reactie: bindt
actief centrum maar wordt niet omgezet naar product -> 3D structuur bepalen
 Binding PALA: quaternaire structuur verandering: Tense state (minder actief) ->
Relaxed state (meer actief)
- T state: lagere substraat affiniteit -> lagere katalytische activiteit
- R state: hogere katalytische activiteit
 Substraat is effector waardoor enzym van vorm verandert, geen binding aan
allosterische plaats = coöperativiteit
 Effectoren CTP en ATP zorgen voor heteroallosterie
- Binding CTP (=negatieve effector) stabiliseert T stase
- Binding ATP (=positieve effector) stabiliseert R state
zijn in evenwicht, evenwicht wordt verschoven door CTP en ATP effectoren
 Allosterisch gereguleerde enzymen volgen niet de rechthoekige hyperbool Michaelis-Menten
kinetiek -> sigmoïdale curve: evenwicht tussen curves van zuivere R vorm en curve zuivere T
vorm met meer R naarmate S stijgt




Blauw en roze wel normale Michaelis-Menten, maar in
realiteit nooit helemaal T of R dus zwart is combinatie



Modellen voor allosterie:

 Concerted model / MWC model
- Multimeer enzym kan enkel voorkomen ofwel in T vorm ofwel in R vorm, geen
tussenvorm
- Concentratie T enzym en R enzym bepalen + model kwantitatief formuleren
- L = [T]/[R] = evenwichtsconstante -> wordt groter bij negatieve effector en kleiner bij
positieve effector
- Hoe meer ligand gebonden, hoe meer het evenwicht naar R-state