Allosteric Regulation in Phosphofructokinase from the Extreme Thermus thermophilus

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An investigation into the kinetics and regulatory properties of the type1 fosfofructoquinase (PFK) do termófilo extremo Thermus thermophilus (TtPFK) revela uma enzima que é inibida pela PEP e ativada pelo ADP, modificando a afinidade exibida para o substrato frutose 6-fosfato (Fru-6-P) de forma análoga a outros PFK procarioticos. No entanto, o TtPFK liga estes dois ligandos alostéricos de forma significativamente mais apertada do que outros PFK bacterianos, ao mesmo tempo que efetua uma extensão substancialmente mais modesta de inibição ou ativação a 25 °C, reforçando o princípio de que a afinidade de ligação e a eficácia podem ser independentes e não correlacionadas uma com a outra. Essas propriedades nos permitiram estabelecer rigorosamente que a PEP só inibe antagonizando a ligação da Fru-6-P e não influenciando a rotatividade, uma conclusão que requer que o kcat seja determinado sob condições nas quais tanto o inibidor quanto o substrato estão saturando-se simultaneamente. Além disso, a dependência da temperatura dos efeitos alostáricos na ligação da Fru-6-P indica que as energias livres de acoplamento são dominadas por entropia, como observado anteriormente para PFK de Bacillus stearothermophilus, mas não para PFK de Escherichia coli, apoiando a hipótese de que os efeitos alostáricos dominados por entropia podem ser uma característica das enzimas derivadas de organismos termoestáveis. Para tais enzimas, a causa raiz do efeito alostérico pode não ser facilmente discernida a partir de informações estruturais estáticas, como as obtidas a partir da cristalografia de raios X.

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