aula enzimas alostericas

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Enzimologia 
Aula 2 
 
 
 
Leitura sugerida 
 
Biochemistry 
Voet & Voet 
3ª edição 
Capítulo 10 – parte 1Bb (página 323), parte 4A, 4B e 4C (páginas 346-350) 
 
Structure and Mechanism in Protein Science 
Alan Fersht 
1999 
Capítulo 10 – páginas 289-304 
No caso das “enzimas alostéricas” a v0 varia muito mais mesmo com 
menores variações de [S]. A formação de [ES] parece depender de 
uma afinidade entre E e S que é crescente. Daí a hipótese de 
“cooperatividade” entre os sítios ativos. 
Modelo de Hill 
Cooperatividade infinita 
E + nS ESn E + nP 
S S 
S S 
+ S 
Proporcional 
a v0/Vmax 
Esta passagem 
está detalhada 
na próxima 
página. 
Linearização (ver slide 8) 
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 2 4 6 8 10 12
 
4 
2 
 
1 
 
 
Simulação para diferentes valores de n (4, 2 e 1) 
y = 3x - 0.699 
R² = 1 -4 
-3 
-2 
-1 
0 
1 
2 
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 
Lo
g 
(v
0/
1-
v0
) 
Log [S] 
Demonstração da linearização 
Parâmetro de Hill (h) 
A constante de Hill (n) aumenta proporcionalmente com o grau de cooperatividade da 
ligação de S, porém nunca atinge o valor real de número de sítios. 
 
N = 1 à ligação não-cooperativa 
N > 1 à ligação com cooperatividade positiva 
N < 1 à ligação com cooperatividade negativa 
Modelo Simetria 
Concatenada 
Enzima é um oligômero com 
subunidades idênticas 
 
Estados T e R estão em equilíbrio. 
Ambos podem ligar S, porém afinidade 
por R é maior (KR < KT) 
 
Todas as subunidades da enzima 
alteram de conformação 
concatenadamente. 
 
Qualquer complexo ES pode gerar 
produto do mesmo modo 
T0 
R0 
T1 
T2 
T3 
T4 
R1 
R2 
R3 
R4 
L 
+ S + S 
+ S + S 
+ S + S 
+ S + S 
KT 
KT 
KT 
KT 
KR 
KR 
KR 
KR 
Ver simulação no próximo slide 
0
0.5
1
0 5 10 15 20
a
Y
S
L = 10.000 
L = 1 
L = 100 
L = 1000 
c 0 
n = 4 
P
ro
po
rc
io
n
a
l 
à
 v
0
/V
m
a
x 
y = 1.4403x - 1.0753
R = 0.99
y = 2.5988x - 1.9496
R = 0.99
-3
-2
-1
0
1
2
3
0 0.5 1 1.5
L = 1000 
L = 10.000 
Log [S] 
Lo
g 
(Y
s 
/ 
1 
– 
Ys
) 
 L cooperatividade Coeficiente de Hill Para c = 0 
Quanto maior [T], maior a cooperatividade 
c 0 
n = 4 
L = 1.000 
A formação dos complexos R1, R2, 
etc... desloca o equilíbrio no 
sentido do estado de maior 
afinidade (R) pelo ligante 
T0 
R0 
R1 
R2 
R3 
R4 
L 
+ S 
+ S 
+ S 
+ S KR 
KR 
KR 
KR 
Visão simplificada do esquema inicial 
assumindo os valores simulados nos 
slides anteriores (14 e 15) 
O equílibrio T – R, com [T0] > [R0], é 
essencial para existência da 
cooperatividade. 
 
O deslocamento do equílibrio 
aumenta a concentração dos sítios de 
maior afinidade por S. 
0
0.5
1
0 5 10 15 20
a
YS
c à 0 ; S liga somente em R 
c = 0,1 ; Afinidade por R é 
10x maior 
c = 0,04 Afinidade 
por R é 25x maior 
L = 1.000 
n = 4 
p/ L > 1 e cte. c cooperatividade coeficiente de Hill 
y = 1.4403x - 1.0753
R = 0.99
y = 2.5988x - 1.9496
R = 0.99
-3
-2
-1
0
1
2
3
0 0.5 1 1.5
Log [S] 
Quanto maior a afinidade entre S e R em comparação à S e T, maior a cooperatividade 
Lo
g 
(Y
s 
/ 
1 
– 
Ys
) 
c = 0,1 ; Afinidade por R é 
10x maior 
c à 0 ; S liga somente em R 
T0 R0 
L 
R0 + ativador 
(efetuador 
alostérico +) 
T0 + inibidor 
(efetuador 
alostérico -) 
+ 
+ + 
- 
Efetuador alostérico positivo desloca equilíbrio no sentido de R, aumenta o Ys para 
uma mesma [S] e reduz a cooperatividade. 
 
Efetuador alostérico negativo desloca o equilíbrio no sentido de T, reduz o Ys para 
uma mesma [S] e aumenta a cooperatividade. 
Para L >>1 e c à 0 
0
0.5
1
0 5 10 15 20
a
Y
S
L = 1.000 n = 4 c = 0 
Inibidor; efetuador negativo 
Ativador; efetuador positivo 
Modelo Sequencial 
A afinidade depende do número de 
sítio disponíveis. 
 
Cooperatividade positiva 
K2 < K1 
 
Cooperatividade negativa 
K2 > K1 
 
Cooperatividade resulta da 
influência de uma subunidade 
(acoplamento estrutural) sobre a 
outra. Forte acoplamento= simetria 
S 
S 
S 
S 
+ S 
+ S + S 
+ S 
K1 
K1 
K2 
K2 
A equação de Adair pode representar o modelo sequencial 
Solução K1 K2 K3 K4 
 
Hemoglobina 8.8 6.1 0.85 0.25 
 
Hb+NaCl+BPG 97 43 11.9 0.09 
Aumento de 35 vezes na afinidade entre ligação 1 e 4 
 
Aumento de ~1.000 vezes na afinidade entre ligação 1 e 4 
(~20 kJ/mol) 
 
 
a1-b1 interface tem 35 pontos de 
interação 
 
Inteface a1-b2 tem 19 pontos de 
interação 
 
Na passagem deoxi-oxi alteram-se 
principalmente os contatos entre 
a1-b2 e a2-b1 
Bases estruturais do mecanismo de funcionamento da Hemoglobina 
Bom exemplo para o modelo de simetria concatenada 
Ao “arrastar” o Fe, a His proximal também é “puxada” em direção do grupo heme. A 
simples aproximação do resíduo de His não é possível devido a um impedimento estérico 
entre a cadeia lateral deste resíduo e o próprio grupo heme. Esta aproximação só é 
possível devido a um “giro” na cadeia lateral. Como o resíduo de His está “bem 
empacotado” na hélice F, esta movimentação somente é possível com um deslocamento 
da hélice como um todo (Fig. 9-15 e 9-16). 
Bases estruturais do mecanismo de funcionamento da Hemoglobina 
Bases estruturais do mecanismo de funcionamento da Hemoglobina 
A movimentação da hélice F (a1) leva a uma alteração da interface de contato 
(interações) a1-b2 (principalmente hélice C(b2) e alça FG(a1). 
 
A forma deoxi (T) e oxi(R) são estabilizadas por dois conjuntos de ligações de hidrogênio 
(diferentes, mas equivalente) (Fig. 9-19). 
 
A movimentação da hélice F faz a estrutura quaternária alternar entre estes dois 
mínimos (formas estáveis) possíveis. Estruturas intermediárias são menos estáveis 
devido a perda das ligações de hidrogênio. 
 
A maior “rigidez” (maior nº de interações) das interfaces a1-b1 e a2-b2 faz com que a 
movimentação em uma das interfaces (p.ex a1-b2) seja propagada para a outra 
inferface. 
Bases estruturais do mecanismo de funcionamento da Hemoglobina 
A alteração da estrutura terciária em uma subunidade da hemoglobina se propaga por 
toda a molécula, ou seja, a passagem de uma subunidade para o estado R leva todas as 
demais subunidade também para o estado R. 
 
No estado R, o átomo de Fe já se encontra posicionado para ligar o O2 sem a existência de 
impedimento estérico e com o comprimento de ligação de maior energia. Assim, o sítio de 
ligação já está preparado para ligar o O2, ou seja, tem maior afinidade pelo ligante. 
 
Se a forma deoxi (T) e oxi(R) são estabilizadas por dois conjuntos de ligações de hidrogênio 
(diferentes, mas equivalente), a passagem T à R é “guiada” pela energia proveniente da 
formação da ligação Fe-O2. Já na ausência de ligante a forma T é mais estável que R devido 
a um conjunto de ligações iônica envolvendo resíduos do C-terminal (a e b) 
 
	Número do slide 1
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