T09-Regulacao_da_Atividade_Enzimatica

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3/26/2010
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Regulação da Atividade Enzimática
A regulação enzimática é importante para manter a homeostase celular
3/26/2010 Profa Dra Tie Koide- FMRP Vias de síntese e degradação das biomoléculas3/26/2010 Profa Dra Tie Koide- FMRP
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• Alosterismo
• Isoenzimas
• Modificações covalentes
• Ativação enzimática
Estratégias de regulação enzimática
• Físico
• [ ] do substrato
• [ ] da enzima
• Expressão gênica
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FÍSICO
A enzima e o seu substrato 
devem estar no mesmo 
compartimento celular. 
(compartimentalização).
As reações catabólicas e anabólicas ocorrem
geralmente em diferentes compartimentos
celulares.
Por exemplo, o catabolismo de ác. graxos
ocorre nas mitocôndrias e a síntese de ác.
graxos ocorre no citosol.
Mecanismos Regulatórios
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CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO
Geralmente a concentração celular do substrato na célula tende a
ser muito similar ao Km da enzima.
Por quê não usar o máximo da capacidade enzimática?
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∆ VA
∆S ∆S
∆ VB
V
S
CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO
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CONCENTRAÇÃO ENZIMÁTICA
Síntese e degradação
Assim como qualquer outra proteína, a concentração 
de uma dada enzima vai depender da relação entre as 
taxas de síntese (ks) e degradação (kdeg)
Enzima
AA
ks kdeg
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CONCENTRAÇÃO ENZIMÁTICA
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• Alosterismo
• Isoenzimas
• Modificações covalentes
• Ativação enzimática
Estratégias de regulação enzimática
• Físico
• [ ] do substrato
• [ ] da enzima
• Expressão gênica
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CONTROLE ALOSTÉRICO
Proteínas alostéricas são aquelas que adquirem
diferentes conformações induzidas pela ligação de
moduladores.
O mesmo conceito se aplica para as enzimas.
•Moduladores:
podem ser tanto inibidores como estimuladores.
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Modelo de alosterismo
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Inibição por “feedback”
Passo regulatório em muitas 
vias metabólicas: catalisado por 
enzimas alostéricas
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Modelo de alosterismo: 
aspartato transcarbaminase (ATCase)
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Modelo de alosterismo: aspartato transcarbaminase (ATCase)
Reação da ATCase. A enzima catalisa a condensação do carbamil
fosfato e o aspartato para formar o N-carbamilaspartato, na síntese
dos nucleotídeos pirimidínicos.3/26/2010 Profa Dra Tie Koide- FMRP
ATCase é inibida pelo CTP
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Estrutura quaternária da ATCase
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Estrutura da ATCase na presença do PALA
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As conformações da ATCase. A ATCase existe em duas conformações:
uma compacta e menos ativa (tense state, T) e outra expandida (relaxed
state, R). A ligação do PALA estabiliza a conformação R.
mais ativamenos ativa
PALA é um substrato não hidrolisável, logo um inibidor competitivo.
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O CTP estabiliza o estado T.
O CTP se liga na subunidades regulatórias
CTP
Por outro lado...
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Na ausência de substrato ou moduladores:
o estado R e o estado T estão em equilíbrio
(estado T é favorecido em uma relação de 200:1).
CTP
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Base da curva sigmóide. O gráfico sigmóide pode ser entendido como uma
mistura da cinética de 2 enzimas com Km diferentes: Os Km para T state e
para R state. Com o aumento da [ ] de Asp o equilíbrio se desloca do T state
para o R state, que resulta num aumento da atividade.3/26/2010 Profa Dra Tie Koide- FMRP
K0,5 K -0,5
[Aspartato]
Vmax
O CTP age como um modulador negativo!
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[Aspartato]
K+0,5 K0,5
Vmax
O ATP age como um modulador positivo!
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A
B
C
D
E1
E2
E4
E5
E6
Inibição por
retroalimentação, 
ou retroinibição
• não se liga no sítio ativo, mas em 
um sítio regulatório
• Inibição do tipo alostérica
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Modificações covalentes
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FOSFORILAÇÃO
Proteínas quinases:
catalisam a adição de um grupo fosfato a resíduo de
Ser, Thr ou Tyr.
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DESFOSFORILAÇÃO
Proteínas fosfatases catalisam a remoção de um grupo
fosfato de resíduos de Ser, Thr ou Tyr.
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Glicogênio(n) + Pi →→→→ glicogênio com a cadeia (n-1) + glicose-1-P
EXEMPLO
Regulação da glicogênio fosforilase por fosforilação e desfosforilação
Menos ativa !
Mais ativa !
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Fosforilações múltiplas: regulação 
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Fosforilações múltiplas: regulação fina 
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• Alosterismo
• Isoenzimas
• Modificações covalentes
• Ativação enzimática
Estratégias de regulação enzimática
• Físico
• [ ] do substrato
• [ ] da enzima
• Expressão gênica
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Isoenzimas ou isozimas
Diferem na seq de aa, estrutura, mas catalisam a mesma reação
Km, Vmax distintos
Ajuste fino do metabolismo: dependendo do tecido ou estágio de 
desenvolvimento
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Ativação por clivagem proteolítica
OBS. Diferentemente da regulação mediada por um efetor, a 
regulação por meio de uma quebra proteolítica é irreversível.
Regulação por clivagem de um precursor enzimático 
zimogêneo: precursor inativo ou proenzima
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Coagulação sanguínea:
Cascata de ativações de zimogêneos
Hormônios: proinsulina ���� insulina
Apoptose (morte celular programada): procaspase ���� caspase
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• Alosterismo
• Isoenzimas
• Modificações covalentes
• Ativação enzimática
Estratégias de regulação enzimática
• Físico
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• [ ] da enzima
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