cooperatividad. pos neg e + n s es n modelo de hill
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[S]
0 100 200 300 400
v
0
2
4
6
8
10
12
Cooperatividad
[S]
0 200 400 600 800
v
0
2
4
6
8
10
12
1/[S]
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
1/v
0
1
2
3
4
Pos
Neg
E + n S ESn
[ES]
[E].[S]K
n´S
]ES[]E[
]ES[YS
Modelo de Hill
´S
n
K]S].[E[
]ES[
n´S
n
S ]S[K]S[
Y
Mmax K]S[]S[
Vv
K]S[]S[
Vv
n
n
max
n´S
n
S ]S[K]S[
Y
]ES[]E[]ES[
YS
maxp
pS V
v]ES[]E[k
]ES[kY
´S
n
S
S
KS
Y1Y
´S
S
S Klog]Slog[.nY1
Ylog
0.5max
logSn.log[S]vV
vlog
´s
max
logKn.log[S]vV
vlog
[S]
0 100 200 300 400
v
0
2
4
6
8
10
12
n5,0
n5,0
´S ]S[]S[5,0K5,0
Cuando v = 0,5 Vmax
´S
n
n
max K]S[]S[
Vv
´S
n
n
K]S[]S[
5,0
n5,0
´S ]S[K
n ´S5,0 K]S[
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
Secuencial
Concertado
Los modelos propuestos para explicar la cooperatividad son dos
El modelo concertado o de simetría de Monod, Wyman y Changeux (MWC)
1. NO permite la existencia de diferentes estados conformacionales para las distintas SU de una misma macromolécula
2. 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
1. Las proteínas cooperativas son oligómeros de SU (protómeros) idénticos que ocupan lugares equivalentes
2. El protómero es la menor unidad funcional y tiene un sitio de unión para L
3. El oligómero puede presentarse en 2 conformaciones diferentes que se encuentran en equilibrio. No hay estados intermedios.
4. La conformación de un protómero depende de la de los otros. Si un L induce un cambio en uno, los demás cambian también.
5. La afinidad de un protómero depende de su estado conformacional.
6. En ausencia de ligando el equil. favorece a la forma T
El modelo concertado o de simetría de Mond, Wyman y Changeux (MWC)
Kts
Kts
Kts
Kts
Krs
Krs
Krs
Krs
L
L1
L2
L3
L4
T0
TS1
TS2
TS3
TS4
R0
RS1
RS2
RS3
RS4
L: cte. de equil. P.ej: T0/Ro
Kts y Kr
s: ctes. intrínsecas de disoc.
Krs / Kt
s= c, coefic. no excluyente de unión
Si L > 1, c < 1 hay sigmoidicidad.
Si L es > 1 hay + T0
Si hay mucha diferencia de afinidades, c va a ser chico
n
S
n
SS
KS
L
KS
KS
Vv
1
11
nn
nn
cL
cLcy
11
11 11
El modelo secuencial de Koshland, Nemethy y Filmer(KNF):
1. permite la existencia de diferentes estados conformacionales para las distintas SU de una
misma macromolécula
2. 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
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:
Modelo secuencial de KNF
P + E SE SES
El modelo secuencial de Koshland, Nemethy y Filmer(KNF): caso de un dímero
E + S ES E + P kpKs
+S
kpKs
+S
KsKs
SE + PES + P2kp
P + E SE SES
E + S ES E + P kpKs
+S
kpKs
+S
KsKs
SE + PES + P2kp
2S
2
S
2S
2
s
KS
KS2
1
KS
KS
Vv
V= kp [ES1] + 2kp [ES2] + 3kp [ES3] + 4kp [ES4]
423
4
32
3
2
2
423
4
32
3
2
2
4641
33
SSSS
SSSs
KS
KS
KS
KS
KS
KS
KS
KS
Vv
4
4
4
4
423
4
423
4
11SK
S
KSKS
KSK
S
Vv
´S
´S
´S
S
S
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
[S]0 50 100 150 200 250
v
0
2
4
6
8
10
12
Velocidad
[S] n = 1 n = 4 n = 0.5
50 3.33 0.59 4.14
100 5 5 5
150 6 8.35 5.51
Diferencia en v entre 150-50 (veces)
1.8 14.5 1.33