2017. 03. 12. Dr. Tretter László, Dr. olev rasziir Enziaktivitás szabályozása 2017. árcius 13/16. Mit kell tudni az előadás után: 1. Reverzibilis inhibitorok kinetikai jellezői és funkcionális orvosbiológiai jelentősége 2. Irreverzibilis inhibitorok hatásódja szerpinek példáján. 3. Inhibitorok farakológiai vonatkozásai 4. Alloszterikus és kooperatív hatások szerepe a szabályozás hatásfokának növelésében 5. ovalens ódosítások szabályozó szerepe 2 1
Eltérő szabályozó echanizusok időigénye 3 Reverzibilis és irreverzibilis gátlás k 1 E R ER k1 Inhibitoros állandó [ E].[ R] k i [ ER] k 1 k E R 1 ER 1 - abszolút és parciális gátlás 4 2
opetitív gátlás ic [ E][ I ] [ EI ] Michaelis Menten egyenlet látszólagos paraéterekkel: v ax.[ S] [ S] A gátlás definíciója 1 I ax ax 1 [ ]/ ic 5 Milyen körülények között hatékony a kopetitív inhibitor? k cat k S 1 I ax ax 1 [ ]/ ic A kopetitív inhibitorok csak olyan szubsztrátkoncentráció tartoányban hatékonyak, ahol a specificitási állandó határozza eg az enzi hatékonyságát (azaz alatt). 6 3
Unkopetitív gátlás v ax.[ S] [ S] A gátlás definíciója ax ax 1 [ I]/ iu ax ax A szubsztrát koncentráció eelésével az enzi egyre nagyobb arányban kerül gátolt állapotba. 7 Milyen körülények között hatékony az unkopetitív inhibitor? k cat k S ax ax 1 [ I]/ iu Az unkopetitív inhibitorok olyan szubsztrátkoncentráció tartoányban hatékonyak, ahol a katalitikus állandó (vagyis a ax) határozza eg az enzi hatékonyságát (telítéshez közeli szubsztrátkoncentrációk). 8 4
evert típusú gátlás ax ax 1 [ I]/ iu A gátlás katalitikus összetevője v ax.[ S] [ S] 1 I ax ax 1 [ ]/ ic A gátlás specificitási összetevője Hogyan változik a? (1 [ I]/ ic) (1 [ I]/ ) iu 9 Reverzibilis inhibitorok osztályozása Gátlás típusa ax ax (specificitási állandó) kopetitív ne változik Csökken Nő unkopetitív csökken ne változik Csökken kevert típus csökken Csökken nő vagy csökken nonkopetitív csökken Csökken ne változik 10 5
Reverzibilis inhibitorok hatásának szeléltetése kopetitív gátlás unkopetitív gátlás non kopetitív gátlás 11 1 k2 E I EI E k1 Irreverzibilis inhibitorok k ' ax kcat.[ E] Szerpinek hatásechanizusa csökkent ax változatlan, de irreverzibilis 12 6
v 0 Inhibitoros állandók és IC 50 viszonya IC 50 : az inhibitor koncentráció, aely az enziaktivitást 50 % kal csökkenti.[ S ] ax [ S] [ ] ax S v (1 [ I] / ) [ S](1 [ I] / ) ic iu 0.5v 0 ax.[ S] (1 IC / ) [ S](1 IC / ) 50 ic 50 iu IC 50 ic [ S] [ S] iu azonos enziet azonos szubsztrát koncentráció ellett vizsgálva, az IC 50 értéke kizárólag az inhibitor disszociációs állandóktól függ 13 A reverzibilis gátlás specificitási és katalitikus összetevőjének eltérő in vivo hatásai In vivo releváns kérdés: hogyan alakulnak a szubsztrát koncentrációk különböző enziaktivitások ellett? v [ S] v/ 1 v/ 0 ax ax ax [ S] 0 1 / v1 ax.[ S] [ S] Telítésnél űködő enziek szabályozhatósági érzékenysége nagyobb 14 7
A reverzibilis gátlás specificitási összetevőjének in vivo hatásai 1 I ax ax 1 [ ]/ ic [ I ] (1 ) [ S] 0 1 [ I]/ ic / v1 ax ic A kopetitív inhibitor koncentrációjának eelése a szubsztrát koncentrációt növeli állandó reakciósebesség fenntartása ellett. 15 A reverzibilis gátlás katalitikus összetevőjének in vivo hatásai [ S] 0 1 / v1 [ I]/ ax iu Magas inhibitor koncentráció ellett a nevező 0 értéket is felvehet, ai azt jelentené, hogy a gátolt enzi szubsztrátja végtelen koncentrációt ér el 16 8
Eltérő gátlástípusok farakológiai vonatkozásai Inhibitor hatás jellege Előny Hátrány opetitív A gátlóhatás lineárisan arányos az alkalazott dózissal eelkedő szubsztrátkoncentráció ellett hatásuk felfüggeszthető Unkopetitív Irreverzibilis Magas gátolhatósági érzékenység A gátlóhatás lineárisan arányos az alkalazott dózissal és független a szubsztrátkoncentrációtól eelkedő inhibitorkoncentráció ellett etabolikus katasztrófához vezet A hatás felfüggesztése probleatikus 17 Enziek aktivációja 1. Reverzibilis non kovalens aktivator 2. Ziogén aktiváció 3. Ciklusos kovalens aktiváció 18 9
Esszenciális aktiváció a kopetitív gátláshoz hasonló űködési séa opetitív aktivátor? 1. Az aktivátor jelenléte a szubsztrátkötőhelyen feltétlenül szükséges a szubsztrát kötődéséhez? 2. Alloszterikus hely 19 Alloszterikus hatások az enzi szabályozásában A katalitikus helytől eltérő helyen történő kötődés eredényezhet aktivációt (A) vagy gátlást (I). 20 10
Egyszerű és kooperatív kötődések telítési görbéi szenzitivitási index [ R] S [ R] 0,9 0,1 Ha R 0,1 ellett ÉS R 0,9 ellett [ ER] 0,1.[ E] 0 [ ER] 0,9.[ E] 0 ÉS egyszerű kötődési séa érvényesül E R ER ([ E] 0 [ ER])[ R] d d [ ER] [ ER] [ R] [ E] [ R] 0 d 21 ooperatív kötődések telítési egyenlete h [ ER] [ R] h [ E] [ R] 0 h [ ER] [ R] h [ E] [ ER] 0 h [ ER] lg hlg[ R] hlg [ E] Hill együttható eghatározása 22 11
Pozitív és negatív kooperativitás ooperativitás szietria odellje Hootróp és heterotróp kooperatív hatások 23 ooperativitás odellezése Szekvenciális odell 24 12
Glikogén foszforiláz szabályozása 1. alloszterikus http://www.rcsb.org/pdb/explore/jol.do?structureid=6gpb&residuenr=glc 25 Glikogén foszforiláz szabályozása 2. Ciklusos kovalens szabályozás foszforilációval 26 13
Enziaktivitás kovalens szabályozása acilezéssel 27 Glikogén foszforiláz szabályozása 3. ettős ciklusos kovalens szabályozás: foszforilálás és acetilezésközjátéka Cell Metabolis 2012; 15, 75 87 28 14
Enziaktivitás szabályozása egyirányú kovalens ódosítással Plazinogén aktivációja plazinogén aktivátor (PA) proteázokkal 29 Releváns tankönyvfejezet 37, 39 46. oldal 30 15