Concetti Chiave
- Le modificazioni covalenti irreversibili, come i tagli proteolitici, attivano enzimi digestivi da precursori inattivi, evitando attivazioni inappropriate che possono causare problemi come le pancreatiti.
- Le modificazioni covalenti irreversibili rendono permanente l'attivazione degli enzimi, mentre quelle reversibili, come la fosforilazione, permettono di attivare o disattivare gli enzimi tramite l'aggiunta o la rimozione di gruppi chimici.
- La regolazione allosterica degli enzimi coinvolge effettori che possono attivare o inibire l'enzima, influenzando anche le strutture quaternarie e il passaggio di segnali tra subunità.
- Un enzima può esistere in due conformazioni, tesa e rilassata, con il legame del substrato che induce cambiamenti conformazionali, spiegati dai modelli concertato e sequenziale.
- L'inibizione retroattiva in una via metabolica si verifica quando il prodotto finale in eccesso inibisce uno dei primi enzimi, bloccando l'intera via per prevenire accumuli eccessivi.
Modificazioni covalenti irreversibili
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.
Modificazioni covalenti reversibili
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.
Regolazione allosterica degli enzimi
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.
Modelli di regolazione allosterica
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 nelle vie metaboliche
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 delle modificazioni covalenti irreversibili nella regolazione enzimatica?
- Come si differenziano le modificazioni covalenti reversibili da quelle irreversibili?
- Cosa implica la regolazione allosterica degli enzimi?
- In che modo l'inibizione retroattiva influisce sulle vie metaboliche?
Le modificazioni covalenti irreversibili, come i tagli proteolitici degli zimogeni, attivano gli enzimi solo quando necessario, prevenendo l'attivazione inappropriata, come nel caso delle pancreatiti (testo).
Le modificazioni covalenti reversibili, come la fosforilazione e la metilazione, possono alterare temporaneamente l'attività enzimatica, mentre le modificazioni irreversibili, come quelle che interessano insulina e procollagene, non permettono il ritorno alla forma precursore (testo).
La regolazione allosterica consente a un enzima di legare effettori positivi e negativi, influenzando la sua attività; l'inibizione o l'attivazione avviene attraverso modifiche conformazionali delle subunità dell'enzima (testo).
L'inibizione retroattiva blocca un enzima iniziale in una via metabolica quando il prodotto finale è in eccesso, interrompendo così l'intero processo metabolico per evitare un accumulo eccessivo (testo).
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