Revista de Proteómica y Bioinformática
Acceso abierto

abstracto

La catálisis enzimática y el resultado de las reacciones bioquímicas

Piotr Milanowski, Thomas J Carter y Georg F Weber

La investigación de la catálisis enzimática se ha basado tradicionalmente en las condiciones de equilibrio rápido definidas por Henri, Michaelis y Menten. Las ecuaciones de velocidad generales derivadas de Briggs y Haldane proporcionaron un progreso incremental al suponer niveles casi estables para el complejo enzima-sustrato. Sin embargo, in situ, las enzimas pueden operar lejos del equilibrio, por lo que las suposiciones idealizadoras de la cinética enzimática tradicional no se sostienen y la enzima se convierte en un participante activo en la determinación del resultado de una reacción. Utilizamos modelos informáticos de una reacción catalizada por enzimas con activación de sustrato para evaluar el impacto de las constantes de velocidad en la producción de productos por unidad de tiempo. El mapeo del espacio de parámetros en gráficos de bifurcación mostró rangos de inestabilidad que fueron precedidos y sucedidos por distintos estados estables. Para probar si este fenómeno puede ocurrir en enzimas sin activación de sustrato, también analizamos las ecuaciones diferenciales ordinarias que describen la catálisis enzimática general. Encontramos respuestas estables y ciclos límite a la entrada rítmica del sustrato, pero no caos. Confirmamos, sobre la base de cálculos teóricos y experimentos, que en las reacciones de bifurcación (que son comunes in situ) la presencia o ausencia de una enzima en un brazo cambia el equilibrio. Estos resultados cuestionan el paradigma de que las enzimas aceleran la formación del equilibrio en las reacciones químicas sin afectar el resultado de la reacción.