Enzimas regulatorias Las vías metabólicas están compuestas por grupos coordinados de enzimas que realizan específicamente un proceso metabólico. En general, de las muchas enzimas que los componen, sólo algunas están reguladas. Las enzimas regulatorias catalizan reacciones que limitan la velocidad de todo el proceso o son un paso cometido, es decir que luego de traspuesto el proceso llegará hasta el final.

Las enzimas regulatorias frecuentemente están en o cerca de las etapas iniciales de un camino metabólico o en una ramificación. La lógica operacional es conservar energía, de modo que las reacciones biosintéticas no serán activas a menos que realmente se necesite el metabolito producto de ese camino

Permite la regulación recíproca Regulación de la actividad enzimática El camino de la biosíntesis de un compuesto es diferente de aquel que conduce a su degradación Esta separación asegura que los procesos son termodinámicamente favorables en ambas direcciones Permite la regulación recíproca Catabólico E1 E2 E3 A B C D anabólico  Catabólico E1 E3 A B C D anabólico  E2 E4

DG<<0 Ejemplo: glucólisis

Ejemplo: Síntesis de guaninas Varios pasos

Las 2 formas principales de regulación: 1) control de la cantidad de enzima (gruesa) o de los sustratos presentes (fina) 2) alteración de la eficiencia catalítica (fina)

Mecanismos: compartimentación cantidad de enzima concentración de sustrato inhibición reversible por productos regulación alostérica unión a proteínas modificación covalente escisión proteolítica

1.Compartimentación: fotorespiración

1.Compartimentación: Ciclo del glioxilato

1.Compartimentación: Metabolismo de AG

2. Cambios en la cantidad de enzima Sistemas constitutivos Sistemas adaptativos: inducibles (el S provoca la síntesis) o represibles (el producto final inhibe la síntesis)

Cambios en la cantidad de enzima: operones Control positivo: el producto del gen regulador (o su interacción con una proteína) activa la expresión de los genes. Control negativo: el producto del gen regulador (o su interacción con una proteína) reprime o impide la expresión de los genes.

Operon Lac Inductor 5´-augguacaaccugcauggauccguacaac augguacaaccugcauggauccguacaac Regulador Promotor Operador -----------------genes---------------------- La polimerasa lee el gen regulador, transcribe el ARN y se sintetiza la prot. represora La proteina represora bloquea a la polimerasa Al ingresar inductor, se une al represor (SU 34 kDa x 4)y lo libera de su unión al gen operador La polimerasa avanza al inicio de la transcripción y transcribe a los genes: ß-galactosidasa, galactósido permeasa y tiogalactósido transacetilasa

TCACNCCAC

H Ceramida Fosfocolina

http://www. cumc. columbia http://www.cumc.columbia.edu/publications/in-vivo/Vol1_Iss6_mar25_02/regulation.html

3. Cambios en la concentración de sustrato Figura 2

4. Inhibición reversible por productos u otros metabolitos

Retroinhibición

5. Regulación alostérica v Fosfofructokinasa

6. Unión a proteínas Calmodulina

Proteína reguladora de la Glucokinasa GK PR

7. Modificación covalente Fosforilación Reducción de –SH Acilación Adición de nucleótidos

Fosforilación: glucógeno sintetasa, glucógeno fosforilasa, PEP carboxilasa, etc. etc. Se da en varios aminoácidos. -OH + ATP  + ADP P Prot-OH + ATP  Prot-O-PO3- + ADP

Fosfotreonina Fosfoserina Fosfotirosina

P-arginina P-histidina P-lisina

Reducción de –SH

Glutationilación Glutamato Cisteina g-Glutamilcisteína Glicina

En plantas: GaPDH, TPI, aldolasa Glut PO Nitroso glutatión Ác, sulfénico glutationilación En plantas: GaPDH, TPI, aldolasa En animales: GaPDH, piruvato kinasa, ICDH, a-KGDHetc.

Glu + NH3+ + ATP  Gln + ADP + Pi

8. Escisión proteolítica

Tripsina Val-(Asp)4-Lys-Ile enteropeptidasa Val- (Asp)4 - Lys Ile7 +