meccanismi alla base dell’attivazione

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Meccanismi alla base dell’attivazione

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Page 1: Meccanismi alla base dell’attivazione

Meccanismi alla base dell’attivazione

Page 2: Meccanismi alla base dell’attivazione

Qual è il meccanismo che previene l’attività delle

proteasi quando non ce n’è bisogno?

Page 3: Meccanismi alla base dell’attivazione
Page 4: Meccanismi alla base dell’attivazione

Zymogen

Activator Protease

Cleavageof substrates

Inhibitor Inhibitor complex

Proteases Are Synthesized as Zymogens

Zymogen:

A proenzyme or inactive enzyme. It requires a bioc hemical change toreveal the active site for it to become an active e nzyme.

Zymogens lack the structural attributesrequired for formation of the enzyme-substrate complex.

Why Synthesize as a Zymogen?

• prevent unwanted protein degradation

• enable spatial and temporal regulation

• tightly controlled

Page 5: Meccanismi alla base dell’attivazione

Serine Proteases: Mechanism of Control

ZymogenSerineProtease

ActivationPeptide

Proteolysis

Page 6: Meccanismi alla base dell’attivazione

TABLE ISites cleaved in the activation of the human vitamin K dependent zymogens

Cleavage Site Sequencea

Enzyme Substrateb P4 P3 P2 P1 ↓↓↓↓ P1’ P2’ P3’ P4’

Xa/Va II I E G R T A T SII (15-16) I D G R I V E G

VIIa/TF, IXa/VIIIa X (15-16) N L T R I V G GVIIa/TF, XIa IX K L T R A E A V

IX (15-16) D F T R V V G GVIIa/TF, Xa VII (15-16) P Q G R I V G GIIa/TM PC (15-16) V D P R L I D G

Page 7: Meccanismi alla base dell’attivazione

TABLE ISites cleaved in the activation of the human vitamin K dependent zymogens

Cleavage Site Sequencea

Enzyme Substrateb P4 P3 P2 P1 ↓↓↓↓ P1’ P2’ P3’ P4’

Xa/Va II I E G R T A T SII (15-16) I D G R I V E G

VIIa/TF, IXa/VIIIa X (15-16) N L T R I V G GVIIa/TF, XIa IX K L T R A E A V

IX (15-16) D F T R V V G GVIIa/TF, Xa VII (15-16) P Q G R I V G GIIa/TM PC (15-16) V D P R L I D G

New N-terminus

Page 8: Meccanismi alla base dell’attivazione
Page 9: Meccanismi alla base dell’attivazione

The Key Step: the salt bridge formation

Page 10: Meccanismi alla base dell’attivazione
Page 11: Meccanismi alla base dell’attivazione

RASMOL

Page 12: Meccanismi alla base dell’attivazione

� Cleavage between Arg 15-Ile16 → Exposure of new N-terminus

� New N-terminus (IVGG) forms salt bridge with Asp 194

� N-terminal insertion leads to a conformational chan ge in the “activation domain”

Active site(184-194)

N-terminus(16-19)

Courtesy of W. Bode, Max PlanckInstitute of Biochemistry

Serine Proteases: Conversion Pathway

Page 13: Meccanismi alla base dell’attivazione

Il taglio nel sito di attivazione determina modificazioni conformazionali del dominio catalitico

e la formazione del sito attivo della serin proteasi

TRIADE CATALITICA

ASP338

GLY365

GLY375 SER363

Page 14: Meccanismi alla base dell’attivazione

CARATTERISTICHE PER LA CATALISI SERIN PROTEASICA

1. TRIADE CATALITICA

2. INCAVO OSSIANIONICO

3. SITO DI LEGAME ASPECIFICO

4. TASCA DISPECIFICITA’

Page 15: Meccanismi alla base dell’attivazione

The Key Step: the salt bridge formation

Page 16: Meccanismi alla base dell’attivazione

Lo stato di ionizzazione dell’Ile16 influenza la formazione del ponte salino con Asp194 e quindi la K m

dell’enzima

Page 17: Meccanismi alla base dell’attivazione

Zymogen Activation as an important way to control enzymatic activity

Page 18: Meccanismi alla base dell’attivazione

Allosteric Zymogen Activation:

Staphylocoagulase family of ZAAPs:

• non-proteolytic activators of zymogens• found in gram -positive bacteria (e.g. staphylococcus)

• examples:• streptokinase—activates fibrinolysis• staphylocoagulase-activates prothrombin

Page 19: Meccanismi alla base dell’attivazione

Non-Proteolytic Activation of Prothrombin by Staphy locoagulaseSupport for the “Molecular Sexuality” Hypothesis