Tasa de error enzimático

En primer lugar, es importante definir qué es realmente un error. Lo que usted llama producto defectuoso es en realidad un producto adecuado para un sustrato diferente. La enzima tiene una baja especificidad; pero no dirá que la hexoquinasa es propensa a errores porque tiene una amplia especificidad de sustrato. La pregunta es: ¿es crítica la especificidad?

En cuanto al ejemplo de la ADN polimerasa, debe tener en cuenta que la ADN polimerasa solo agrega un nucleótido a la cadena de ADN. Aquí, la cadena de ADN molde actúa como una coenzima y es el ADN molde el que proporciona especificidad a la reacción. En este caso la especificidad es realmente crítica y existen mecanismos que ayudan a garantizarla.

Otras enzimas también cometen errores y la probabilidad de cometer errores depende de diferentes parámetros. Tomemos el ejemplo de las enzimas de restricción que se supone que cortan en un sitio específico. Cuando se pierde esta especificidad, decimos que la enzima muestra una "actividad de estrella", es decir, una escisión no específica. Esto depende de diferentes parámetros, como la composición del tampón, la concentración de enzima, etc.

En general, se proporciona especificidad debido a la alta afinidad de unión hacia una molécula en comparación con la otra. Estas reacciones de unión son de segundo orden: un sustrato de alta afinidad se unirá a la enzima incluso en una concentración baja; sin embargo, si aumenta la concentración del sustrato de baja afinidad o la enzima, en algún momento la tasa de unión puede ser lo suficientemente significativa como para crear un producto "equivocado".

A veces, hay casos en los que la enzima puede unirse a un sustrato incorrecto pero no puede crear un producto. Este es el caso típico de un inhibidor competitivo. También es posible que cierta molécula sea buena para unirse pero la tasa de conversión sea más lenta.

Para concluir, este tipo de "errores" ocurren con muchas enzimas, pero es muy crítico en el caso de la polimerización del ADN. Puede obtener información sobre la actividad estrella de las enzimas de restricción (simplemente búsquelo en Google).

Rubisco es una enzima que está involucrada en el proceso bioquímico de fijación de carbono en la fotosíntesis, pero también tiene un error económicamente importante ( fotorrespiración ) que incorpora la molécula equivocada (oxígeno) en RuBP, desperdiciando así la energía capturada por la planta y produciendo tóxicos aguas abajo. productos

La tasa de error de Rubisco en la fijación de carbono oscila entre aproximadamente 1:10 y 1:80 .

Chris está aquí, las polimerasas están generando secuencias, las enzimas sobre las que pregunta hacen un solo tipo de reacción, por lo que estaría evaluando su actividad, no su fidelidad. Un buen recurso que he encontrado para ver los datos de control de calidad de enzimas como estas son solo las inserciones de productos del fabricante. NEB, por ejemplo, generalmente parece proporcionar suficientes datos de control de calidad en mi opinión. Por ejemplo:

https://www.neb.com/~/media/Catalog/All-Products/B2D1E3A4F480489EAD7A1CD43E164DA0/Datacards%20or%20Manuals/M0233Datasheet-Lot0031209-1.pdf

Dado que las reacciones químicas se rigen por la física cuántica, hay una gran cantidad de productos que pueden surgir de la mezcla de varias moléculas de múltiples átomos. Y todos ellos tendrán una probabilidad de ocurrencia distinta de cero. Pero esta probabilidad es extremadamente baja a temperaturas normales, por lo que no ve esos productos.

Las enzimas reducen la energía de activación y, por lo tanto, aumentan la probabilidad de reacción, pero solo para ciertas sustancias y productos (la posición espacial de los reactivos puede influir en el resultado). En el caso de la replicación del ADN, cuando se inserta un nucleótido incorrecto, sucede porque el complejo enzima/nucleótido molde no tiene suficiente especificidad. Los 4 nucleótidos tienen una probabilidad bastante alta de participar en la reacción (pero los errores siguen siendo del orden de$10^{-6}$e inferiores).