Cooperatividad

Pos Neg

Modelo de Hill E + n S  ESn

Ec. de Hill Ec. de Michaelis Menten

¿Cómo se relacionan S0.5 y K´S 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 Monod, 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: http://biowiki.ucdavis.edu/Biochemistry/Binding/MODEL_BINDING_SYSTEMS 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

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 [S] 50-150 (veces) 1.8 14.5 1.33

Azar y necesidad La guerra y la justicia juntan dos de las mentes más brillantes del siglo 20, un científico y escritor. POR SEAN CARROLL B. Corona, septiembre 2013 Los zoólogos y dramaturgos no parecen ser hombres peligrosos. Pero en la primavera de 1944, a la Gestapo nazi en París le hubiera encantado tener en sus manos a un zoólogo y un escritor en particular. Es que estos dos hombres eran miembros de la resistencia francesa, viviendo dobles vidas – haciendo lo que sabían con sus identidades reales una parte del día, y planeando sabotajes o incitando a la resistencia bajo alias en sus horas libres .  La Gestapo capturó a muchos de sus compañeros, y casi atrapó a los dos. Es una buena cosa que no lo hicieran, porque los mundos de la ciencia y la literatura serían más pobre sin el par. El zoólogo era Jacques Monod, que llegaría a convertirse en uno de los fundadores de la biología molecular. El escritor fue Albert Camus, quien ejercía una de las plumas más influyentes de su tiempo. Después de la guerra, los dos hombres se convirtieron en buenos amigos, y cada uno ganó un Premio Nobel en su campo. Por supuesto, si los nazis los hubieran atrapado, nos hubieran privado no sólo de su brillante creatividad, y yo no habría tenido la oportunidad de hacer la crónica de sus muchas aventuras en tiempos de guerra y la posguerra en mi nuevo libro Genio Valiente . Y estos dos hechos ponen de relieve uno de los elementos más importantes en el curso de la vida de los individuos, famosos o no – el azar. Varios años después de haber ganado el Premio Nobel, Monod escribió Azar y necesidad ( 1970), un punto de vista popular, filosófico sobre la importancia de la biología moderna . El título proviene de la supuesta frase de Demócrito que "Todo en el universo es fruto del azar y de la necesidad. " En la investigación para mi libro, descubrí que habría sido un título igualmente apto para las autobiografías de Monod o de Camus. Mucho antes de los peligros de la guerra, el azar salvó a Monod cuando decidió no navegar en una expedición de historia natural. El barco se hundió durante un huracán. Camus se había salvado más milagrosamente, cuando tenía sólo 17 años y se enfermó de tuberculosis, una enfermedad que era a menudo fatal en su barrio pobre de Argel.  Pero fue la Segunda Guerra Mundial la que dio forma a su futuro. Cuando su inmediato superior en la Resistencia fue detenido, Monod tuvo que pasar completamente a la clandestinidad y evitar aparecer en su laboratorio en la Sorbona. Necesitaba un lugar para trabajar, y André Lwoff, un colega en el Instituto Pasteur, le ofreció refugio en su laboratorio. Después de la guerra, Lwoff también le ofreció espacio a un médico joven, François Jacob, cuya carrera quirúrgica había sido abortada debido a severas lesiones de combate. Fue en ese estrecho laboratorio en un ático que estos refugiados forjaron una de las colaboraciones más creativas e influyentes de la biología moderna, que dieron lugar a que Monod, Jacob y Lwoff compartieran el Premio Nobel 1965 de Fisiología o Medicina. Para Camus, el desgaste continuo de los compañeros ocasionó que quedara a cargo del periódico clandestino Combate, justo cuando la batalla por la liberación de París estaba a punto de desarrollarse. Sus editoriales, elaborados en el caos de la sublevación, son algunas de las piezas más conmovedoras y elocuentes de la historia del periodismo. Camus luego utilizó ese púlpito después de la liberación para influir en la dirección de la renovación de Francia.  Fue el estallido de otra guerra - la Guerra Fría- lo que llevó a Camus y Monod a encontrarse. En 1948, el lacayo de Stalin TD Lysenko decretó que la genética moderna era errónea y que debía ser abandonada. Monod respondió con un artículo devastador en Combate condenando el "terrorismo ideológico " de la Unión Soviética. Al final resultó que Camus también pensaba lo mismo sobre el régimen de Stalin, y los dos hombres fueron presentados en una reunión de un grupo de derechos humanos. Se convirtieron en grandes amigos, unidos por su oposición al comunismo de estilo soviético. Monod incluso ayudó a Camus con parte de su dura crítica al sistema soviético en El hombre rebelde, lo que le ayudó a ganar el Premio Nobel 1957 de Literatura. El escritor Henry van Dyke dijo: "El genio es talento encendido por el coraje. " Eso fue cierto para Monod y Camus, pero habría que añadir " y avivado por la casualidad. "  Sean B. Carroll dirige el Departamento de Enseñanza de la Ciencia del Instituto Médico Howard Hughes y es profesor de biología molecular y genética en la Universidad de Wisconsin. Él es el autor de Remarkable Creatures, finalista para el Premio Nacional del Libro. Usted puede leer un extracto de Brave genius en www.the- scientist.com .