Aula 9-Regulacao de enzimas

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REGULAÇÃO DAS ENZIMAS
Bioquímica I
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Regulação de Enzimas
A homeostase metabólica
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Vias metabolicas são compostas de muitas enzimas, apenas alguns dos que são reguladas 
Enzimas reguladoras são normalmente as enzimas que limita o fluxo nas vias metbolicas. 
Enzimas reguladoras freqüentemente catalisam reações termodinamicamente irreversível, reações caracterizadas por uma mudança grande de energia livre negativo (-DG)
Regulação de Enzimas
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Dois mecanismos gerais que afetam a atividade enzimática:
Controle da concentração:
	- da enzima (i.e. [E])
	- do substrato (i.e. [S])
2) Alteração da eficiência catalítica da enzima. 
Regulação de Enzimas
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1) Inibição da atividade catalítica. 
2) Activação por enzimas proteolíticas.
3) Regulação de síntese/degradação
 4) Modificação pós-tradução.
 5) Regulação por outras proteínas.
 6) Enzimas alostéricas.
Regulação de Enzimas
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1) Inibição. 
	- pelo produto.
	- retro-alimentação.
 Inibição competitivo/incompetitivo/não-competitivo
Regulação de Enzimas
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 Indução/Repressão do processo de transcrição dos genes codificadores das enzimas (Temas abordadas nas Disciplinas de Biol. Geral e Mol. Biol.).
 Regulação de tradução de RNAm.
- Regulação dos processos de degradação de enzimas.
2) Regulação de síntese/degradação
Regulação de Enzimas
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3) Activação por enzimas proteolíticas.
 Certas enzimas são sintetizados na forma de um precursor, um polipeptídeo maior, porém inativo chamado zimogênios.
 Zimogênios são ativados pela ação de proteases especificas (Ex. a tripsina, pepsina e quimiotripsina são derivadas das precursoras pepsinogênio, tripsinogênio, e quimotripsinogênio, respectivamente). 
 Proteolise é um mecanismo de ativação através de proteases é comum nas enzimas envolvidas na digestão dos alimentos e coagulação do sangue. 
Regulação de Enzimas
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Ex. Ativação de enzimas proteolíticas no intestino.
sítios de clivagem na sequencia quimotripsinogênio para gerar a forma ativa de quimotripsina
Regulação de Enzimas
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4) Modificação pós-tradução.
Ex - Fosforilação de enzimas na síntese de glicogenio
Regulação de Enzimas
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5) Regulação por outras proteínas.
Ex. A calmodulina (CaM) é uma pequena proteína (17 kDa) que podem ligar até quatro íons cálcio (pontos amarelos) nas dois domínios globulares. 
Quando calcio liga a calmodulina, 
a proteína sofre uma mudança na conformação.
- Este mudança aumenta a sua afindiade da calmodulina para proteinas especificas, regulando a sua atividade. 
Ex. Passagem de água pela aquaporina e reduzida na presença de Ca2+. A Ca2+ liga à CaM, a associação de Ca2+/CaM à aquaporina inibe o transporte de áqua.
Regulação de Enzimas
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6) Enzimas alostéricas:
Enzima alostérica: um ligante (modulador) influencia no outro sítio de ligação na mesma proteína							 - interação homotrópica: ligante normal e modulador são idênticos		 - interação heterotrópica: ligante normal e modulador são diferentes
Ex: Hemoglobina (um tetramero) é alostérica				 - O2 é um modulador positivo homotrópico
Alosterismo é uma consequência de mudança conformacional das enzimas
Regulação de Enzimas
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Mediada pela ligação reversível e não covalente de ligantes
Interconversão entre conformações mais ativas e menos ativas
MUDANÇA CONFORMACIONAL
Regulação de Enzimas
Ex: Inibição alostérica – o inibidor liga no sítio alostérico. A enzima muda para uma conformação inativa.
Ex: Ativação alostérica – o ativador liga no sítio alostérico. A enzima muda para uma conformação ativa.
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Porém a vasta maioria das enzimas alostéricas são oligomeros:
Regulação de Enzimas
Enzimas alostericas monomericas existem:
	Ex: Glucoquinase (cataliza a reação:
			Glicose + ATP -> Glicose-6-P + ADP
Ex: Fosfofructoquinase
Dimérico
Sitio catalítico
Sitio alostérico com ativador
AMP cíclico ligado.
O sítio alostérico pode ser localizado na interface proteína-proteína entre os subunidades.
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HEMOGLOBINA (tetramero): O2 modulador positivo
Interações hidrofóbicas
Ligações de H
Pares iônicos
Regulação de Enzimas
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Fructose-1,6 bisfosfatase: Ex: ADP positivo
Interações hidrofóbicas
Ligações de H
Pares iônicos
Regulação de Enzimas
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Interações homotrópicas – o próprio substrato modula
Regulação de Enzimas
Modelo Monod-Wyman-Changeux (MWC – de 1965)
A ligação do ativador alostérico em um subunidade induz mudanças em todos. O modelo explica a ação em concerto das enzimas alostéricas.
As proteínas alostéricas existem em duas conformações, denominadas “relaxada” (ativa) e “tensa”(inativa). A razão entre as duas conformações é determinada por equilíbrio térmica.
A ligação de um ativador alostérico altera o equilíbrio para favorece a conformação ativa. No modelo MWC, um único ligante ativa todos os subunidades.
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O efeito de alostérismo na atividade catalítica - cooperatividade 
Faixa de [S] 10-90% sem cooperatividade
Faixa de [S] 10-90% REDUZIDA com cooperatividade +iva 
Regulação de Enzimas
10% atividade
90% atividade
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Interações heterotrópicas 
Sítio regulatório específico para cada modulador
 Moduladores alostéricos ligam-se preferencialmente a 	uma das conformações 
Regulação de Enzimas
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Ligação do ativador de um subunidade induz mudança em todos– modelo de ação em concerto
Regulação de Enzimas
Modelo Monod-Wyman-Changeux (MWC)
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Koshland-Nemethy-Filmer (KNF - 1966) – modelo sequencial
Regulação de Enzimas
Modelo de ativação sequencial: 
- Cada subunidade liga o modulador alostérico, e muda conformação independente dos demais subunidades.
- Ligação do modulador alostérico em um subunidade pode modular a afinidade de um outro subunidade para o modulador.
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OBS: 
- Cada subunidade pode adotar duas conformações.
- Si ligação em um subunidade influenca ligação do modulador de outro, eles devem comunicar entre-se. Até que ponto são os sununidades independentes?
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Comparação dos modelos MWC e KNF 
Regulação de Enzimas
Modelo MWC:
Duas conformações em equilíbrio.
Concentração de substrato aumenta
Modelos KNF
Multiplas conformações em equilíbrio.
 
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Regulação de Enzimas
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Regulação de Enzimas