Hamowanie działania enzymów

Hamowanie działania enzymów

przez ujemne sprzężenie zwrotne

przez ujemne sprzężenie zwrotne

(hamowanie allosteryczne)

(hamowanie allosteryczne)

Ten typ inhibicji polega na

Ten typ inhibicji polega na

hamowaniu

hamowaniu

pierwszego enzymu przez końcowy

pierwszego enzymu przez końcowy

produkt wieloetapowej przemiany

produkt wieloetapowej przemiany

danego związku

danego związku

. Wyobraźmy sobie, że w

. Wyobraźmy sobie, że w

komórce zachodzi synteza substancji D

komórce zachodzi synteza substancji D

(produkt reakcji) ze związku

(produkt reakcji) ze związku

wyjściowego A (substrat), poprzez

wyjściowego A (substrat), poprzez

metabolity pośrednie B i C.

metabolity pośrednie B i C.

A

A





B

B





C

C





D

D

Kolejne reakcje tej przemiany są katalizowane

Kolejne reakcje tej przemiany są katalizowane

przez odpowiednie enzymy E

przez odpowiednie enzymy E

1

1

-E

-E

3

3

:

:

Duże stężenie produktu końcowego (D) z reguły

Duże stężenie produktu końcowego (D) z reguły

hamuje przemianę związku A w B na skutek

hamuje przemianę związku A w B na skutek

unieczynnienia pierwszego enzymu ciągu

unieczynnienia pierwszego enzymu ciągu

reakcyjnego. W tej sytuacji zostaje zahamowany

reakcyjnego. W tej sytuacji zostaje zahamowany

również cały łańcuch przemian A

również cały łańcuch przemian A





D. Zużycie

D. Zużycie

przez komórkę nadmiaru związku D przywraca

przez komórkę nadmiaru związku D przywraca

aktywność pierwszemu enzymowi. W ten sposób

aktywność pierwszemu enzymowi. W ten sposób

zostaje wznowiona biosynteza produktu D.

zostaje wznowiona biosynteza produktu D.

Mechanizm hamującego

Mechanizm hamującego

działania produktu na

działania produktu na

enzym początkujący

enzym początkujący

łańcuch przemian

łańcuch przemian

biochemicznych można

biochemicznych można

wytłumaczyć, opierając

wytłumaczyć, opierając

się na zjawisku

się na zjawisku

allosterii

allosterii

.

.

W przypadku występowania kilku miejsc

W przypadku występowania kilku miejsc

allosterycznych mamy do czynienia ze

allosterycznych mamy do czynienia ze

skoordynowanym hamowaniem przez

skoordynowanym hamowaniem przez

sprzężenie zwrotne

sprzężenie zwrotne

. Często jeden enzym

. Często jeden enzym

zapoczątkowuje reakcje enzymatyczne dające

zapoczątkowuje reakcje enzymatyczne dające

w efekcie kilka produktów. Jeżeli nagromadzi

w efekcie kilka produktów. Jeżeli nagromadzi

się tylko jeden z końcowych produktów,

się tylko jeden z końcowych produktów,

hamuje on tylko w nieznacznym stopniu

hamuje on tylko w nieznacznym stopniu

enzym zapoczątkowujący (tzw. enzym

enzym zapoczątkowujący (tzw. enzym

regulujący) dany ciąg metaboliczny,

regulujący) dany ciąg metaboliczny,

natomiast nagromadzenie się wszystkich

natomiast nagromadzenie się wszystkich

końcowych produktów danej reakcji

końcowych produktów danej reakcji

powoduje silne zahamowanie enzymu

powoduje silne zahamowanie enzymu

regulującego, znacznie przewyższające sumę

regulującego, znacznie przewyższające sumę

efektów poszczególnych produktów

efektów poszczególnych produktów

końcowych.

końcowych.

Jednym z pierwszych i

Jednym z pierwszych i

najlepiej poznanych

najlepiej poznanych

przykładów sprzężenia

przykładów sprzężenia

zwrotnego ujemnego jest

zwrotnego ujemnego jest

regulacja syntezy

regulacja syntezy

cytydynotrifosforan

cytydynotrifosforan

u

u

(CTP).

(CTP).

Sugeruje się, że

Sugeruje się, że

CTP wiąże się z

CTP wiąże się z

enzymem w innym miejscu niż każdy z

enzymem w innym miejscu niż każdy z

substratów

substratów

. Cząsteczka ATCazy jest

. Cząsteczka ATCazy jest

zbudowana z dwóch podjednostek

zbudowana z dwóch podjednostek

katalitycznych i 3 lub 4 podjednostek

katalitycznych i 3 lub 4 podjednostek

regulatorowych. Każda podjednostka

regulatorowych. Każda podjednostka

katalityczna zawiera 4 miejsca wiązania

katalityczna zawiera 4 miejsca wiązania

substratu, a każda podjednostka

substratu, a każda podjednostka

regulatorowa ma co najmniej dwa miejsca

regulatorowa ma co najmniej dwa miejsca

wiązania CTP.

wiązania CTP.

Gdy stężenie CTP zmniejszy

Gdy stężenie CTP zmniejszy

się wskutek wykorzystania w dalszych

się wskutek wykorzystania w dalszych

reakcjach, enzym zostaje odblokowany i

reakcjach, enzym zostaje odblokowany i

ciąg reakcji zaczyna znowu funkcjonować

ciąg reakcji zaczyna znowu funkcjonować

.

.