Biologia de los microorganismos (339)

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252 G E N Ó M I C A , G E N É T I C A Y V I R O L O G Í A
enzima contiene 12 grupos AMP) es catalíticamente inactiva y 
cuando está parcialmente adenilada es parcialmente activa. Si 
en la célula aumenta el nivel de glutamina, GS se adenila gra-
dualmente y su actividad disminuye. Cuando esos niveles dis-
minuyen, GS se desadenila y su actividad aumenta (Figura 7.35). 
Otras enzimas celulares añaden o eliminan grupos AMP de la 
molécula de GS y estas enzimas están a su vez controladas en 
última instancia por los niveles de amoníaco en la célula. 
¿Por qué existe esta regulación tan complicada de la enzima GS? 
La actividad de GS requiere ATP, y la asimilación del nitrógeno es 
un proceso importante para la célula. Sin embargo, cuando hay 
altos niveles de amoníaco en la célula, este puede ser asimilado en 
aminoácidos mediante enzimas que no consumen ATP; en tales 
condiciones GS permanece inactiva. Sin embargo, cuando los 
niveles de amoníaco son bajos, GS se hace catalíticamente activa. 
Manteniendo GS solo cuando los niveles de amoníaco son bajos, 
la célula conserva ATP que se emplearía innecesariamente si GS 
fuera activa en presencia de altos niveles de amoníaco.
La modulación de la actividad de GS de un modo tan preciso 
contrasta con las enzimas sujetas a inhibición por retroalimen-
¿Cómo puede el producto final de una ruta inhibir la activi-
dad de una enzima cuyo sustrato no guarda relación con él? Eso 
es posible porque la enzima inhibida tiene dos sitios de unión, 
el sitio activo (donde se une el sustrato, Sección 3.5) y el sitio 
alostérico, donde se une el producto final de la vía. Cuando hay 
un exceso del producto final, este se une al sitio alostérico, cam-
biando la conformación de la enzima de modo que el sustrato ya 
no se puede unir al sitio activo (Figura 7.34b). Cuando la con-
centración del producto final comienza a descender en la célula, 
el producto final ya no se unirá más al sitio alostérico y por tanto 
la enzima vuelve a su forma catalítica y recobra su actividad.
Isoenzimas
Algunas rutas biosintéticas controladas mediante inhibición 
por retroalimentación emplean isoenzimas («iso» significa 
«igual»). Las isoenzimas son proteínas diferentes que catalizan 
la misma reacción pero que están sujetas a diferentes contro-
les de regulación. Algunos ejemplos son las enzimas necesarias 
para la síntesis de los aminoácidos aromáticos tirosina, triptó-
fano y fenilalanina en Escherichia coli (Figura 7.34c). 
La enzima 3-desoxi-d-arabino-heptulosonato-7-fosfato 
(DAHP) sintasa desempeña un papel central en la biosíntesis de 
los aminoácidos aromáticos. En E. coli tres isoenzimas DAHP 
sintasas catalizan la primera reacción de esa vía, y cada una es 
regulada independientemente por solo uno de los aminoáci-
dos que son productos terminales. Sin embargo, a diferencia 
del ejemplo de inhibición por retroalimentación, donde el pro-
ducto final inhibe por completo la actividad enzimática, en el 
caso de la DAPH sintasa, la actividad disminuye de forma esca-
lonada; la actividad enzimática cae a cero solo cuando los tres 
productos están presentes en exceso (Figura 7.34c). 
MINIRREVISIÓN
 ¿Qué es una inhibición por retroalimentación?
 ¿Cuál es la diferencia entre un sitio alostérico y un sitio activo?
7.18 Regulación post-traduccional
Algunas enzimas biosintéticas están reguladas por modifi-
cación covalente, generalmente por unión o eliminación de 
alguna pequeña molécula de la proteína, lo que afecta la activi-
dad enzimática. Ya hemos visto la fosforilación, un mecanismo 
muy común para regular las proteínas después de la traduc-
ción, cuando consideramos los sistemas de regulación de dos 
componentes (Sección 7.7). Las enzimas biosintéticas pueden 
también ser reguladas por la unión de otras moléculas peque-
ñas, como los nucleótidos monofosfato de adenosina (AMP) 
y difosfato de adenosina-(ADP), o por metilación. Aquí con-
sideraremos el caso bien estudiado de la glutamina sintetasa, 
una enzima fundamental en la asimilación del amoníaco (NH
3
) 
(  Sección 3.15) y cuya actividad es modulada por AMP en un 
proceso conocido como adenilación.
Regulación de la actividad de la glutamina 
sintetasa
Cada molécula de glutamina sintetasa (GS) se compone de 12 
subunidades idénticas, y cada subunidad puede ser adenilada. 
Cuando la GS está completamente adenilada (cada molécula de 
Figura 7.35 Regulación de la glutamina sintetasa por modificación
covalente. (a) Cuando las células crecen con exceso de amoniaco (NH
3
), la
glutamina sintetasa (GS) se modifica covalentemente por adenilación; se 
pueden añadir hasta 12 grupos AMP. Cuando las células tienen una limitación 
de NH
3
, los grupos se eliminan, formándose ADP. (b) Las subunidades de GS 
adeniladas son catalíticamente inactivas, y la actividad GS global disminuye 
progresivamente a medida que se adenilan más subunidades.
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