Năng lượng (Điều chỉnh dị lập thể)

Hoạt động của nhiều con đường trao đổi chất có thể được điều hoà nhờ việc điều chỉnh hoạt tính của các enzyme điều chỉnh. Mục này mô tả các enzyme nói trên và đề cập vai trò của chúng trong việc điều chỉnh hoạt tính của con đường. Điều chỉnh dị lập thể Các enzyme điều chỉnh thường là các enzyme dị lập thể (allosteric enzymes). Hoạt tính của một enzyme dị lập thể bị thay đổi bởi một phân tử nhỏ gọi là effector (effector, chất tác động) hoặc modulator (modulator, chất điều biến)....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Năng lượng (Điều chỉnh dị lập thể) Năng lượng (Điều chỉnh dị lập thể)16.5. ĐIỀU HÒA HOẠT TÍNHENZYME Hoạt động của nhiều con đườngtrao đổi chất có thể được điều hoànhờ việc điều chỉnh hoạt tính củacác enzyme điều chỉnh. Mục nàymô tả các enzyme nói trên và đềcập vai trò của chúng trong việcđiều chỉnh hoạt tính của con đường.16.5.1. Điều chỉnh dị lập thể Các enzyme điều chỉnh thườnglà các enzyme dị lập thể (allostericenzymes). Hoạt tính của mộtenzyme dị lập thể bị thay đổi bởimột phân tử nhỏ gọi là effector(effector, chất tác động) hoặcmodulator (modulator, chất điềubiến). Effector liên kết thuậnnghịch nhờ lực không - cộng hoá trịvào một vị trí điều chỉnh(regulatory site) tách biệt khỏi vị tríxúc tác (catalytic site) và gây ra sựthay đổi trong hình dạng hoặc hìnhthể của enzyme (Hình 16.21). Hoạttính của vị trí xúc tác do đó bị thayđổi. Một effector dương làm tănghoạt tính enzyme, một effector âm,trái lại, làm giảm hoạt tính hoặckìm hãm enzyme. Những thay đổinhư vậy trong hoạt tính thường bắtnguồn từ những biến đổi trong áilực biểu kiến của enzyme đối vớicơ chất, tuy nhiên những thay đổitrong tốc độ cực đại cũng có thểdiễn ra. Hình 16.21: Điều chỉnh dị lập thểCấu trúc và chức năng của 1enzyme dị lập thể. Trong hình bêneffector hoặc modulator (chất điềubiến) trước hết gắn vào 1 vị trí điềuhòa tách biệt và làm thay đổi hìnhthể enzyme dẫn đến sự thay đổihình dạng của vị trí hoạt động. Vịtrí hoạt động giờ có thể liên kết cơchất hiệu quả hơn. Ở đây effectorlà dương tính vì nó kích thích sựliên kết cơ chất và hoạt tính xúctác. (Theo Prescott, Harley vàKlein, 2005) Các enzyme điều chỉnh thườnglà các enzyme dị lập thể (allostericenzymes). Hoạt tính của mộtenzyme dị lập thể bị thay đổi bởimột phân tử nhỏ gọi là effector(effector, chất tác động) hoặcmodulator (modulator, chất điềubiến). Effector liên kết thuậnnghịch nhờ lực không - cộng hoá trịvào một vị trí điều chỉnh(regulatory site) tách biệt khỏi vị tríxúc tác (catalytic site) và gây ra sựthay đổi trong hình dạng hoặc hìnhthể của enzyme (Hình 16.21). Hoạttính của vị trí xúc tác do đó bị thayđổi. Một effector dương làm tănghoạt tính enzyme, một effector âm,trái lại, làm giảm hoạt tính hoặckìm hãm enzyme. Những thay đổinhư vậy trong hoạt tính thường bắtnguồn từ những biến đổi trong áilực biểu kiến của enzyme đối vớicơ chất, tuy nhiên những thay đổitrong tốc độ cực đại cũng có thểdiễn ra. Hình 16.22: Sự điều chỉnh ACTasePhản ứng Aspartate-carbamoyltransferase và vai tròcủa enzyme này trong việc điềuchỉnh sinh tổng hợp pyrimidine.Sản phẩm cuối cùng CTP kìm hãmhoạt tính của ACTase (-) còn ATPlại hoạt hóa enzyme (+).Cacbamoyl Phosphate synthetasecũng bị kìm hãm bởi các sản phẩmcuối cùng của con đường nhưUMP. (Theo Prescott, Harley vàKlein, 2005) Các đặc tính động học củaenzyme không - điều chỉnh chứngminh rằng hằng số Michaelis (Km)là nồng độ cơ chất cần cho mộtenzyme hoạt động ở tốc độ bằngnửa tốc độ cực đại. Hằng số này chỉứng dụng cho các đường cong bãohoà cơ chất hyperbole mà khôngcho các đường cong xích-mathường gặp với các enzyme dị lậpthể (Hình 16.23). Nồng độ cơ chấtcần cho một nửa tốc độ cực đại vớicác enzyme dị lập thể có đườngcong cơ chất xích-ma được gọi làgiá trị [S]0,5 hoặc K0,5. Một trong các enzyme điềuchỉnh dị lập thể được nghiên cứukỹ nhất đó là Aspartate-carbamoyltransferase (ACTase)ở E. coli. Enzyme xúc tác sự ngưngtụ của cacbamoylphosphate vớiaspartate tạo thànhcacbamoylaspartate (Hình 16.22). ACTase xúc tác phản ứng quyếtđịnh tốc độ của con đường sinhtổng hợp pyrimidine ở E. coli.Đường cong cơ chất bão hoà làxích-ma khi nồng độ của một tronghai cơ chất thay đổi (Hình 16.23) Hình 16.23: Động học của Aspartate carbamoyltransferase ở E. coliCTP là 1 effector âm làm tăng giátrị K0,5, còn ATP là 1 effectordương, hạ thấp K0,5. Vmax vẫn làhằng số. (Theo Prescott, Harley vàKlein, 2005) Enzyme có trên một vị trí hoạtđộng và sự liên kết của một phân tửcơ chất vào một vị trí hoạt động sẽkích thích sự liên kết của cơ chấtvào các vị trí khác. Hơn nữa,cytidine triphosphate (CTP), mộtsản phẩm cuối cùng của sinh tổnghợp pyrimidine, kìm hãm enzyme,trái lại ATP (purine) lại hoạt hoáenzyme. Cả hai effector thay đổigiá trị K0,5 của enzyme nhưngkhông thay đổi tốc độ cực đại củaenzyme. GTP kìm hãm bằng cáchnâng cao K0,5 hoặc chuyển dịchđường cong bão hoà cơ chất lên cácgiá trị cao hơn. Điều này cho phépenzyme hoạt động chậm hơn ở mộtnồng độ cơ chất đặc biệt khi CTPcó mặt. ATP hoạt hoá bằng cáchchuyển đường cong tới các giá trịnồng độ cơ chất thấp hơn khiến choenzyme hoạt động cực đại qua mộtphạm vi nồng độ cơ chất rộng lớn.Do đó, khi con đường hoạt động tớimức nồng độ CTP tăng quá caohoạt tính ACTase sẽ giảm và tốc độtạo thành sản phẩm cuối cùng bịchậm lại. Trái lại, khi nồng độ ...