Regolazione allosterica

Lo stesso argomento in dettaglio: Catalisi enzimatica.

In biochimica la regolazione allosterica è la regolazione di una proteina mediata da una molecola detta effettore, che svolge tale funzione legandosi presso il sito allosterico. Il termine allosteria deriva dal greco allos, cioè "altro", e stereos, "struttura, solido", in riferimento alla separazione del sito allosterico di una proteina dal suo sito attivo.

Le macromolecole sottoposte a regolazione allosterica presentano solitamente una struttura quaternaria e, su ogni subunità, presentano un sito allosterico. Il legame dell'effettore presso tali siti è in grado di modificare leggermente la struttura terziaria della proteina e quindi di variare la sua affinità per il ligando (substrato nel caso di un enzima) consentendo di incrementare o di ridurre l'attività (catalitica nel caso di un enzima) a seconda delle esigenze della cellula.

Gli effettori che intensificano l'attivazione della proteina vengono detti attivatori allosterici, quelli che al contrario diminuiscono l'attivazione della proteina sono gli inibitori allosterici.

Un enzima dotato di siti allosterici è detto enzima allosterico e il legame che lo unisce all'effettore (o modulatore allosterico) è reversibile, non covalente: esso consente all'enzima di passare dalla forma inattiva a quella attiva. Questi enzimi non seguono la cinetica di Michaelis-Menten: essi infatti hanno curve di velocità con andamento sigmoide, che riflette la presenza di interazioni cooperative tra le diverse subunità dell'enzima stesso. Gli effettori allosterici non modificano la velocità massima, mentre modificano la km (costante di Michaelis), riducendola in caso di effettore positivo o aumentandola, se l'effettore è negativo.

In ogni via metabolica, dato che deve rispondere al contesto cellulare, una o più reazioni sono catalizzate da enzimi regolatori, i quali possono essere enzimi allosterici oppure enzimi modulati tramite modificazioni covalenti (ad esempio fosforilazione), ed i due tipi di regolazione possono anche coesistere nello stesso enzima.

Gli enzimi allosterici generalmente sono più grandi e complessi rispetto agli enzimi non allosterici e, solitamente, nei sistemi multienzimatici, il primo enzima della via metabolica è proprio un enzima allosterico. A volte la regolazione allosterica può fungere da controllo retroattivo (a feedback negativo) quando l'effettore allosterico inibitore è rappresentato dal prodotto della reazione enzimatica.

Esempi di enzimi allosterici sono la glicogeno fosforilasi e la protein chinasi A, mentre un esempio classico e molto importante di proteina allosterica che non è un enzima è l'emoglobina.