Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Strategie regulace (proteinové) enzymové aktivity. 1. Reversibilní kovalentní modifikace. Katalytické vlastnosti řady enzymů se mění po kovalentní vazbě.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Strategie regulace (proteinové) enzymové aktivity. 1. Reversibilní kovalentní modifikace. Katalytické vlastnosti řady enzymů se mění po kovalentní vazbě."— Transkript prezentace:

1 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. 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 K m a V lim a regulačních vlastnostech.

2 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).

3 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.

4 Kovalentní modifikace proteinů – acetylace vedlejšího řetězce Lys

5 Sirtuiny: EC histondeacetylasy nebo histonamidohydrolasy. Protipólem jsou histonacetylasy EC 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.

6 Sirtuiny 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.

7 Sirtuiny 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 !!

8 Resveratrol

9

10

11 Vysvětlivky k tabulce: Common covalent modification of protein activity Ras = onkogen – rat sarcoma viruses. Src = onkogen – Rous sarcoma viruses. Myristoyl-CoA = CH 3 – (CH 2 ) 12 – CO-CoA Farnesylpyrofosfát (3 x prenyl, prenylace) –

12 Fosforylace je vysoce účinný způsob modifikace regulující aktivitu cílového proteinu.

13

14 Pyruvátdehydrogenasakinasa (PDK) EC 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.

15 Regulace pyruvátdehydrogenasového komplexu

16 Pyruvátdehdrogenasakinasa (PDK) EC 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.

17 Složení pyruvátdehydrogenasového komplexu: Pyruvátdehydrogenasa (E 1 ) Dihydrolipoyltransacetylasa (E 2 ) Dihydrolipoyldehydrogenasa (E 3 ) Např. komplex E. coli je kD proteinový komplex. Mitochondriální komplex je kD protein, obsahující 20 E 2 trimerů obklopených 30 E 1 heterotetramery a 12 E 3 dimerů. Pyruvátdehydrogenasový komplex katalyzuje sekvencí tří reakcí, sumárně: Pyruvát + CoA + NAD + → acetyl CoA + CO 2 + NADH Komplex využívá pěti různých koenzymů: Thiaminpyrofosfát (TPP), koenzym A (CoA SH), NAD +, FAD a lipoamid. 17

18 Thiaminpyrofosfát – TPP, také thiamindifosfát TDP. Váže se pevně, ale nekovalentně na pyruvátdekarboxylasu. Prekurzorem je vitamin B 1 – thiamin.

19 Nekovalentní vazba TPP na pyruvátdekarboxylasu.

20 Pyruvátdehydrogenasa (E 1 ) Pyruvát dekarboxyluje za tvorby hydroxyethyl-TPP meziproduktu. 20

21 Lipoamid a dihydrolipoamid. Lipoová kyselina je vázána na E 2 amidovou vazbou přes  -aminoskupinu Lys. 21

22 Hydroxyethylová skupina je přenesena na dihydrolipoyltransacetylasu (E 2 ). Hydroxyethylový karbanion je současně oxidován na acetyl a lipoamid redukován na disulfid. 22

23 E 2 (Dihydrolipoyltransacetylasa) poté katalyzuje transesterifikací, při které se acetyl přenese na CoA za tvorby acetyl-CoA. 23

24 Regenerace lipoamidu na E 2. Reoxidace probíhá přes kovalentně vázaný FAD. 24

25 Reoxidace redukovaného E 3 (Dihydrolipoyldehydrogenasa ). Elektrony z FADH 2 se přenáší na NAD + za tvorby NADH. FAD slouží spíše jako vodič elektronů !!! 25

26 Aktivní místo dihydrolipoamiddehydrogenasy. Cys43 Cys48 FAD NAD + Tyr 181

27 Lipoyllysylové raménko E 2 (2x) Raménko přenáší meziprodukty reakce mezi jednotlivými enzymy. 27

28 Animace PD esources/animations/pdc/pdc.htmlhttp://www.brookscole.com/chemistry_d/templates/student_resources/shared_r esources/animations/pdc/pdc.html

29 Toxicita arsenitanu a organických sloučenin arsenu. Inhibují pyruvátdehydrogenasu a 2-oxoglutarátdehydrogenasu a tím i respiraci. 29


Stáhnout ppt "Strategie regulace (proteinové) enzymové aktivity. 1. Reversibilní kovalentní modifikace. Katalytické vlastnosti řady enzymů se mění po kovalentní vazbě."

Podobné prezentace


Reklamy Google