ENZIMOLOGIA 3: ENZIMI CON PIU' DI UN SITO ATTIVO; ENZIMI ALLOSTERICI 1. Molti enzimi sono proteine oligomeriche, spesso omodimeriche. In alcuni casi non ci e' chiaro il vantaggio selettivo conferito da questa struttura perche' apparentemente ciascun monomero funziona indipendentemente dall'altro. In altri casi la struttura oligomerica conferisce alla molecola proprieta' funzionali rilevanti: ad esempio in alcune ossido-reduttasi dimeriche uno dei due monomeri alternativamente puo' fornire una riserva di elettroni all'altro monomero; ciascun monomero puo' essere attivo, ma un solo monomero e' attivo in ciascun ciclo catalitico e sfrutta la riserva di elettroni propria e dell'altro monomero. 2. Un caso molto particolare e' quello degli enzimi allosterici. Come nel caso dell'emoglobina, nell'enzima allosterico la velocita' della reazione catalizzata e' una funzione sigmoide, anziche' iperbolica, della concentrazione di substrato: Molti enzimi allosterici possono essere descritti utilizzando il modello allosterico gia' visto per il caso dell'emoglobina. L'enzima avra' allora due stati allosterici, molto probabilmente corrispondenti a due strutture quaternarie diverse, ma entrambe simmetriche, con due valori di KM e di kcat (RKM e Rkcat, TKM e Tkcat). La specie parzialmente saturata con il substrato si trovera' nello stato T, meno attivo, quella completamente saturata nello stato R, piu' attivo. I due stati saranno in equilibrio secondo la costante allosterica L, come nel caso dell'emoglobina. 3. Gli enzimi allosterici sono molto importanti per la loro possibilita' di essere regolati da effettori eterotropici che stabilizzano lo stato T o lo stato R, legandosi preferenzialmente all'uno o all'altro. Ad esempio la fosfofruttochinasi (PFK), l'enzima regolatore della glicolisi e' allosterico. La PFK dei mammiferi e' un tetramero , i cui monomeri possono appartenere a tre forme isoenzimatiche, geneticamente diverse, chiamate M (prevalente nel muscolo scheletrico), L (prevalente nel fegato) e P (prevalente nelle piastrine). Apparentemente qualsiasi subunita' puo' combianrsi con qualsiasi altra e la PFK puo' formare sia eterotetrameri che omotetrameri. Il tetramero ha due strutture quaternarie (R e T), e possiede sia attivatori allosterici che si legano preferenzialmente alla forma R, che inibitori allosterici che si legano prefernzialmente alla forma T. Sia gli attivatori che gli inibitori si legano su siti diversi da sito attivo e sono quindi effettori eterotropici. E' importante notare che l'inibitore allosterico eterotropico stabilizza la forma T che non e' inattiva e pertanto non e' un vero inibitore: l'enzima mantiene una certa attivita' catalitica, sebbene ridotta. Sono inibitori allosterici della PFK: l'ATP (che ne e' anche un substrato, ma su un sito diverso); sono attivatori allosterici l'ADP, l'AMP, e il fruttosio 2,6 bis fosfato. 4. L'importanza degli enzimi allosterici e' dovuta alla loro capacita' di essere regolati da attivatori o inibitori: questo consente alla cellula di regolare la velocita' delle vie metaboliche ed il flusso di nutrienti.