Enzima alostérica
Las enzimas alostéricas son aquellos enzimas (proteínas globulares que catalizan reacciones quimicas) que presentan centros alostéricos, activadores e inhibidores, además del habitual centro activo. A este centro alostérico se fija un ligando que modifica la actividad de la enzima. Un ligando es cualquier molécula unida a una macromolécula. Los ligandos que se unen a los centros alostéricos se conocen como efectores o moduladores alostéricos. Generalmente son moléculas pequeñas, pero también pueden ser moléculas grandes, e incluso proteínas. La gráfica que presentan estos enzimas obedece a una cinética sigmoidea (forma de Σ característica) de la velocidad inicial frente a la concentración de sustrato, tal como se puede ver en la imagen. Esto es una consecuencia de la interacción entre el centro del sustrato, el centro del activador y el centro del inhibidor. La mayoría de los enzimas alostéricos se encuentran al inicio o en las ramificaciones de las rutas metabólicas.
El alosterismo es una de las principales formas de regulación en la célula debido a que puede producir cambios rápidos y fácilmente reversibles en la actividad de los enzimas (y, por lo tanto, en el metabolismo) sin depender de que el regulador tenga una estructura similar al sustrato del enzima (lo que puede ayudar a conectar vías metabólicas). Muchos fármacos actúan uniéndose al centro alostérico de los enzimas, como los inhibidores de transcriptasa inversa no nucleósidos.
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[editar] Efectores
Los efectores son de dos tipos:
- Los positivos o activadores: Sustancias que al interaccionar con el enzima desplazan la curva sigmoidal hacia la izquierda. Esto quiere decir que con concentraciones de sustrato menores obtendremos mayores velocidades de reacción, la actividad del enzima se ha incrementado. El centro alostérico al que se une un efector positivo se conoce como centro activador.
- Los negativos o inhibidores: Sustancias que al interaccionar con el enzima desplazan la curva sigmoidal hacia la derecha. En este caso, aumenta la concentración de sustrato necesaria para alcanzar la misma velocidad, por lo que la actividad del enzima ha disminuido. El centro alostérico al que se une se conoce como centro inhibidor.
[editar] Tipos de enzimas alostéricos
Los enzimas alostéricos pueden ser monoméricos, compuestos por una sola unidad; u oligoméricos, compuestos por varias subunidades denominadas protómeros. Los primeros son muy escasos, de hecho solo se han encontrado dos en la práctica. La mayor parte de los enzimas son oligoméricos. Los monoméricos, de los dos tipos de alosterismo que ahora veremos, solo pueden presentar el heterotrópico. Pero pasemos a ver cuales son esas dos clases de interacciones.
[editar] Tipos de alosterismo
Las interacciones heterotrópicas se definen como el efecto de un ligando sobre la fijación de un ligando diferente. Esto es lo que sucede si un efector negativo actúa, al fijarse, sobre la fijación del sustrato. Lo mismo sucedería con un efector positivo. En enzimas alostéricos oligoméricos, el efecto en una subunidad modificaría el sitio de unión del sustrato en el resto. El alosterismo homotrópico (interacciones homotrópicas) es conocido como cooperatividad. Se trata de la influencia que tiene la fijación de un ligando a un protómero sobre la fijación del ligando a un segundo protómero de una proteína oligomérica. El protómero al que se une el efector cambia su conformación, y esto causa el cambio de conformación del protómero adyacente, modificando su afinidad hacia el ligando efector o hacia un segundo ligando. El cambio conformacional puede ser inducido por un efector alostérico o por el sustrato. Este último caso es el que se da en la hemoglobina.
[editar] Modelo concertado y secuencial
Las curvas de saturación de ligando que se han observado experimentalmente han sido descritas matemáticamente por varios modelos, de los cuales destacan el modelo concertado y el del encaje inducido secuencial. El modelo concertado se debe a Monod, Wyman y Changeaux. Según este modelo solo existen dos estados, tenso y relajado, de los enzimas. Estos dos estados se encuentran en equilibrio. Los activadores y sustratos desplazan el equilibrio hacia la conformación R, en la que se une al sustrato. Los inhibidores lo desplazan al estado T. El cambio conformacional en el protómero causa un cambio igual en el resto de subunidades del enzima. Así pues, no hay estados intermedios. Este modelo no puede explicar la cooperatividad negativa y es muy restrictivo. El modelo secuencial se debe a Koshland, Nèmethy y Filmer. En este modelo, el cambio conformacional en un protómero induce parcialmente un cambio conformacional en el adyacente. Así, los protómeros contiguos van presentando una afinidad creciente o decreciente hacia el ligando. En este modelo existen gran cantidad de estados híbridos, intermedios. Estos estados dan lugar tanto a la cooperatividad como a las gráficas sigmoideas de la velocidad inicial respecto a la concentración de sustrato. A diferencia de lo que sucedía con el anterior modelo, tanto la cooperatividad negativa como la positiva se pueden adaptar a este.
[editar] Subunidad reguladora
Por último, hay que señalar que existen algunos enzimas importantes que tienen una subunidad reguladora distinta. Se unen al protómero catalítico provocando un cambio conformacional capaz de modular la actividad enzimática.
[editar] Bibliografía
- DEVLIN, T.M., "Bioquímica. Libro de Texto con Aplicaciones Clínicas", Cuarta edición, Editorial Reverté, Barcelona, 2004.
