Cooperatividad

Pos Neg

Modelo de Hill E + n S  ESn

Cuando v = 0,5 Vmax

Dificultades del modelo de Hill No se puede obtener el número de sitios de unión No considera que los distintos sitios van siendo ocupados de uno en uno Es como si la ocupación de 1 sitio variara la afinidad de los demás tan abruptamente que la enzima inmediatamente se satura

Adair reformuló lo postulado por Hill en el sentido que el primer S “abre la puerta” para el ingreso de los siguientes y asiste (coopera) para que los demás ingresen a los demás sitios. Se observó que algunos compuestos distintos del S modificaban la respuesta sigmoide, surgen los términos efector heretrotrópico (y homotrópico) y alosterismo Alosterismo (allos: otro; stereos: sólido o lugar): sustancias que se unen en un sitio diferente al sitio activo y modifican el comportamiento de la enzima

Los modelos propuestos para explicar la cooperatividad son dos

El modelo concertado o de simetría de Monod, Wyman y Changeux (MWC) NO permite la existencia de diferentes estados conformacionales para las distintas SU de una misma macromolécula El sustrato no influye en la conformación de la enzima, sólo se une a la forma de más afinidad

CONDICIONES para que se cumpla el modelo Las proteínas cooperativas son oligómeros de SU (protómeros) idénticos que ocupan lugares equivalentes El protómero es la menor unidad funcional y tiene un sitio de unión para L El oligómero puede presentarse en 2 conformaciones diferentes que se encuentran en equilibrio. No hay estados intermedios. La conformación de un protómero depende de la de los otros. Si un L induce un cambio en uno, los demás cambian también. La afinidad de un protómero depende de su estado conformacional. En ausencia de ligando el equil. favorece a la forma T

El modelo concertado o de simetría de Mond, Wyman y Changeux (MWC)

L R0 T0 L: cte. de equil. P.ej: T0/Ro Kts Krs L1 RS1 TS1 Kts y Krs: ctes. intrínsecas de disoc. Kts Krs L2 Krs / Kts= c, coefic. no excluyente de unión RS2 TS2 Kts Krs L3 RS3 TS3 Kts Krs L4 RS4 TS4

Si L > 1, c < 1 hay sigmoidicidad. Si L es > 1  hay + T0 Si hay mucha diferencia de afinidades, c va a ser chico

El modelo secuencial de Koshland, Nemethy y Filmer (KNF): permite la existencia de diferentes estados conformacionales para las distintas SU de una misma macromolécula Tiene fuerte anclaje en la teoría del ajuste inducido: la unión del S cambia la conformación de la SU. Sólo las SU que unen S cambian de conformación-

Estados posibles para un tetrámero según KNF

Estados permitidos por el modelo secuencial de KNF

Modelo secuencial de KNF Si la conform. de las SU está relacionada, se puede tener una conformación de la SU adyacente alterada SU ocupada Hay coop (+) si las afinidades son: Hay coop (-) si las afinidades son:

Ks kp E + S ES  E + P + S + S aKs Ks SE + P ES + P P + E  SE SES  El modelo secuencial de Koshland, Nemethy y Filmer (KNF): caso de un dímero Ks kp E + S ES  E + P + S + S aKs Ks SE + P ES + P P + E  SE SES  aKs kp 2kp

Ks kp E + S ES  E + P + S + S Ks Ks SE + P ES + P P + E  SE SES  Ks kp 2kp

V= kp [ES1] + 2kp [ES2] + 3kp [ES3] + 4kp [ES4]

Cuando la cooperatividad es alta el modelo se reduce a la ecuación de Hill

Diferencias entre ambos modelos Secuencial Concertado o Simetría No todas las SU en la misma conformación Todas las SU en la misma conformación El S induce el cambio de conformación El S se une a la forma de > afinidad y desplaza el equilibrio

¿Para que sirve la cooperatividad? Positiva: mayor sensibilidad al cambio de concentración

Velocidad [S] n = 1 n = 4 n = 0.5 50 3.33 0.59 4.14 100 5 150 6 8.35 5.51 Diferencia en v entre 150-50 (veces) 1.8 14.5 1.33