Meccanismi di controllo del flusso di metaboliti

A.A. 2019-2020

Appunti del corso di Biochimica

• Meccanismi di controllo del flusso di metaboliti

A.A. 2019-2020

Appunti del corso di

Biochimica

• Meccanismi di controllo del flusso di metaboliti

I meccanismi per controllare il flusso nelle tappe che determinano la velocità di una via metabolica sono i seguenti:

• Il controllo allosterico
• La modificazione covalente
• I cicli del substrato
• Il controllo genetico.

1) Il controllo allosterico

I meccanismi allosterici possono causare grandi variazioni nell’attività enzimatica. Molti enzimi sono regolati da effettori che sono spesso substrati, prodotti o coenzimi della via, ma non necessariamente dell’enzima in oggetto. Per esempio, nella regolazione retroattiva negativa, il prodotto di una via inibisce una delle prime tappe della via, il CTP, un prodotto della biosintesi delle pirimidine, inibisce l’ATCasi, che catalizza la reazione che limita la velocità di questa via metabolica.

2) La modificazione covalente

Molti enzimi che controllano i flussi nelle vie metaboliche sono caratterizzati da specifici siti che possono essere fosforilati e defosforilati tramite enzimi o essere modificati attraverso altri tipi di modificazioni covalenti. I processi di modificazione di tipo enzimatico, che sono a loro volta soggetti a controllo da parte di segnali esterni quali gli ormoni, alterano notevolmente le attività degli enzimi modificati. Questo meccanismo di segnalazione coinvolto nel controllo del flusso

3) I cicli del substrato

Le velocità vf e vr di due reazioni opposte non all’equilibrio, catalizzate da enzimi diversi, possono essere modificate in modo indipendente, vale a dire che il flusso J può essere aumentato sia incrementando velocità della reazione diretta, che rallentando quella della reazione inversa. Il flusso lungo questo ciclo del substrato è più sensibile alle concentrazioni di effettori allosterici rispetto al flusso attraverso una singola reazione non all’equilibrio e non accoppiata a una reazione inversa.

4) Il controllo genetico.

In risposta alle necessità metaboliche, mediante la sintesi proteica, si possono modificare le concentrazioni degli enzimi, e quindi le loro attività. I processi della trascrizione di un gene in RNA messaggero e poi la traduzione dell’RNA in una catena polipeptidica forniscono numerosi punti di regolazione, e sono oggetto dei meccanismi di controllo genetico delle concentrazioni enzimatiche.

I primi tre meccanismi di regolazione rispondono rapidamente (nell’arco di secondi o minuti) agli stimoli esterni e sono quindi classificati come meccanismi di controllo “a breve termine”. Il