Ugrás a tartalomhoz

A biokémia és molekuláris biológia alapjai

Nyitray László, Pál Gábor (2013)

Eötvös Loránd Tudományegyetem

20.3. Az egyes enzimatikus lépések szabályozásának módjai

20.3. Az egyes enzimatikus lépések szabályozásának módjai

Az egyes tipikus szabályozási módszereket azok sebessége szerint rendeztük sorba.

Ahogyan azt az enzimkinetika 9.fejezetben már tárgyaltuk, amennyiben a szubsztrát koncentrációja az enzimreakcióra jellemző Km érték alatt van, a reakciósebesség egyik meghatározó eleme maga a szubsztrát-koncentráció. A szubsztrát más reakcióirányokba történő átalakítása, vagy más organellumokba történő szállítása ezért szabályozó elem. Ez a szabályozás rendkívül gyors.

Az egyik leggyorsabb, legáltalánosabb, ezért legfontosabb mód az allosztérikus szabályozás (lásd 17.2.fejezet). Ennek során az enzimaktivitást valamilyen anyagcseretermék szabályozza. Ez sokszor a végtermék (végtermékgátlás, negatív visszacsatolás, lásd később), de lehet bármelyik intermedier, gyakran az ATP, AMP vagy éppen egy koenzim. Az ATP, AMP és a redukált illetve oxidált koenzimek koncentrációja jelzi a sejtben zajló anyagcsere állapotokat. Magas ATP és redukált koenzim koncentráció a sejtben például azt jelzi, hogy elegendő kémiai energia áll rendelkezésre. Ezzel összefüggésben az ATP számos lebontó folyamat negatív szabályozója.

A sejtek energia állapotát kvantitatív módon az ún. energiatöltöttség (energy charge) adja meg:

([ATP] + 0,5 [ADP]) / ([ATP] + [ADP] + [AMP])

A képletben az ADP azért szerepel, mivel egy “makroerg” foszforsavanhidrid kötést még tartalmaz (lásd később). Normál esetben az energiatöltöttség értéke 0,8 és 0,95 közötti. A fent leírt szabályozás a megkívánt érték között tartja az energiatöltöttséget.

Soksejtűekben az egyes szervek illetve szövetek anyagcseréjének összehangolt működését hormonok biztosítják, melyek a sejten kívülről hoznak információt. A hormonok a sejtben másodlagos hírvivő molekulák megjelenését indukálják.  A másodlagos hírvivők allosztérikus szabályozóként működnek.

A másodlagos hírvivők többek között kináz, és foszforiláz enzimeket is szabályoznak. A protein-kinázok egy része anyagcsere folyamatokban résztvevő enzimek specifikus oldalláncaira kapcsol foszfátcsoportot, tehát kovalensen módosítja ezeket az enzimeket. Ez a módosítás olyan értelemben reverzibilis, hogy megfelelő foszfatáz enzimekkel ezek a foszfátcsoportok idővel eltávolításra kerülnek. Az anyagcsere folyamatok egy részében tehát kovalens módosítás is szerepel, ami szintén gyors szabályozás mód. Ezt az általános fehérjeszabályozási módot is tárgyaltuk korábban, a 17.3.1.fejezetben.

Egyes hormonok, például a szteroidok az anyagcserében szereplő egyes enzimek koncentrációját változtatják meg olyan módon, hogy specifikus gének expressziójának szabályzásán keresztül megváltoztatják az enzim szintézisének vagy lebomlásának a sebességét. Ez a szabályozás típus lassabb, perceket, vagy órákat igényel.