Concetti Chiave
- I tagli proteolitici attivano zimogeni, precursori enzimatici, garantendo che l'attivazione avvenga solo quando e dove necessario, evitando danni come le pancreatiti.
- Le modificazioni covalenti irreversibili, come quelle su procollagene e insulina, rendono attive le proteine, impedendo il ritorno alla forma precursore.
- Le modificazioni covalenti reversibili, come fosforilazione e metilazione, permettono la regolazione dinamica dell'attività enzimatica, essendo facilmente aggiungibili o rimovibili.
- La regolazione allosterica coinvolge effettori che modificano l'enzima, influenzando tutte le subunità attraverso modelli concertato o sequenziale.
- L'inibizione retroattiva blocca l'intera via metabolica quando il prodotto finale è in eccesso, regolando l'attività enzimatica iniziale della catena.
Regolazione dell’attività enzimatica: modificazioni covalenti irreversibili: ne sono un esempio i tagli proteolitici che interessano gli enzimi coinvolti nella digestione secreti quasi sempre a livello del pancreas sotto forma di precursori (ne è un esempio il chimotripsinogeno) più lunghi detti zimogeni (generatori di enzimi), che in seguito ad un segnale subiscono il taglio proteolitico che li rende attivi. Questo processo serve a far sì che il precursore non sia attivo dove non deve, ma venga attivato dove serve; molte pancreatiti sono dovute all'attivazione errata degli zimogeni.
Le modificazioni covalenti irreversibili interessano anche ad esempio procollagene e insulina e sono irreversibili perché una volta formata la forma attiva della proteina, questa non può tornare alla forma del precursore; modificazioni covalenti reversibili: come l’aggiunta di piccoli gruppi chimici (fosforilazione, metilazione, etc.); una piccola modifica a un enzima può cambiare la sua attività. In questo caso la modificazione è reversibile perché può sia avvenire la fosforilazione sia la defosforilazione; regolazione allosterica: un enzima oltre al substrato, può alloggiare anche effettori positivi e negativi; quelli negativi inducono l’inibizione allosterica, quelli positivi l’attivazione. Questo fenomeno interessa anche le strutture quaternarie in cui l'effetto su una subunità viene tramesso alle altre subunità.Importante porre l’attenzione anche sul fatto che un enzima può presentarsi in due conformazioni differenti: se non lega il proprio substrato si trova nella conformazione tesa, in cui presenta più vincoli; quando si lega all’effettore passa in forma rilassata. Il passaggio da una forma all’altra viene spiegato da due modelli: 1) modello concertato: il legame di una qualunque molecola determina in toto la modifica di tutto il dimero, di tutta la struttura; 2) modello sequenziale: presuppone che il legame del primo substrato determini la modificazione della prima subunità, il secondo substrato della seconda subunità, etc. Un esempio di regolazione allosterica è il seguente: il PKA è costituito da due subunità catalitiche e due regolatorie, che bloccano quelle catalitiche. Se però vi è un segnale, aumenta il livello di AMP ciclico che si lega alle subunità regolatorie che liberano il sito attivo permettendo alla proteina chinasi A di compiere la propria attività. inibizione retroattiva o a feed-back: in una via metabolica vi sono una serie di reazioni in fila in cui il substrato attraverso un enzima diviene un prodotto che è il substrato della reazione successiva. Se il prodotto finale della via è in eccesso, attraverso l’inibizione retroattiva tale prodotto inibisce uno dei primi enzimi della via, così da bloccare l’intera via metabolica.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo dei tagli proteolitici nella regolazione enzimatica?
- In cosa consistono le modificazioni covalenti reversibili e irreversibili?
- Come funziona la regolazione allosterica degli enzimi?
- Cos'è l'inibizione retroattiva in una via metabolica?
I tagli proteolitici attivano gli enzimi coinvolti nella digestione, come il chimotripsinogeno, trasformandoli da precursori inattivi (zimogeni) in forme attive, prevenendo l'attivazione inappropriata che può causare pancreatiti.
Le modificazioni covalenti irreversibili, come nei procollagene e insulina, rendono permanente l'attivazione dell'enzima. Le modificazioni reversibili, come la fosforilazione, permettono di attivare o disattivare un enzima tramite aggiunta o rimozione di gruppi chimici.
La regolazione allosterica coinvolge effettori che si legano all'enzima, inducendo inibizione o attivazione. Un esempio è il PKA, dove l'AMP ciclico si lega alle subunità regolatorie, liberando il sito attivo per l'attività enzimatica.
L'inibizione retroattiva avviene quando il prodotto finale di una via metabolica in eccesso inibisce uno dei primi enzimi della via, bloccando l'intero processo per evitare accumuli eccessivi.
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