Inhibice enzymů

Enzymatický inhibitor je látka, která zpomaluje enzymatickou reakci. Existují reverzibilní a ireverzibilní inhibitory (viz níže).

Studium inhibice enzymů hraje důležitou roli při vývoji léčiv , při studiu mechanismu účinku a struktury enzymů.

Reverzibilní inhibice

Konkurenční inhibice

V tomto případě se inhibitor váže na aktivní místo enzymu a soutěží o něj se substrátem . Kompetitivní inhibitor se tedy neváže na komplex enzym-substrát (ES na obr. 1), tedy disociační konstantu K i ' >> 1.

Kompetitivní inhibitor je obvykle strukturně podobný substrátu, avšak enzym není schopen katalyzovat reakci v přítomnosti inhibitoru, protože v něm nejsou potřebné funkční skupiny.

Schéma kompetitivní inhibice a rovnice Michaelis-Menten pro ni jsou následující:

$E+S\longrightarrow ES\longrightarrow E+P$
$+I\downarrow \uparrow$
$EI$

v_{0}={\frac {V_{{max}}[S]}{[S]+K_{m}(1+{\frac {[I]}{K_{i}}})}}

Je vidět, že po kompetitivní inhibici se maximální reakční rychlost Vmax nemění , zatímco zdánlivá Michaelisova konstanta se zvyšuje (1 + [ I ]/ Ki ) krát. Proto ve dvojitých recipročních souřadnicích Lineweaver - Burke (závislost 1/ v 0 na 1/[ S ]) při různých koncentracích inhibitoru se získá rodina přímek s různými sklony, protínajících se v jednom bodě na ose y. .

Inhibiční konstanta Kj se obvykle stanoví následovně: Provede se série měření zdánlivé Michaelisovy konstanty při různých koncentracích inhibitoru, poté se vynese závislost této hodnoty na koncentraci inhibitoru . Tangenta sklonu získané přímky je rovna K m / K i .

Nekonkurenční inhibice

Nekompetitivní inhibitor neinterferuje s vazbou substrátu na enzym. Je schopen se vázat jak na volný enzym, tak na komplex enzym-substrát se stejnou účinností. Inhibitor způsobuje konformační změny, které brání enzymu přeměnit substrát na produkt, ale neovlivňují afinitu enzymu k substrátu.

Schéma a rovnice Michaelise-Mentena v případě nekompetitivní inhibice:

$E+S\longrightarrow ES\longrightarrow E+P$
$+I\downarrow \uparrow ~~~~~~~~~~\uparrow \downarrow +I$
$EI~~~\leftrightarrow ~~ESI$

v_{0}={\frac {{\frac {V_{{max}}}{(1+{\frac {[I]}{K_{i}}})}}[S]}{[S] +K_{m}}}

Během nekompetitivní inhibice se Michaelisova konstanta nemění a maximální reakční rychlost klesá (1 + [ I ] / K i ) krát. Proto se ve dvojitých reciprokých souřadnicích rodina přímých čar odpovídajících různým koncentracím inhibitoru protíná v jednom bodě na ose x.

Nekonkurenční inhibice

Při nekompetitivní inhibici se inhibitor váže pouze na komplex enzym-substrát, ale ne na volný enzym. Substrát, který se váže na enzym, mění svou konformaci, což umožňuje vázat se na inhibitor. Inhibitor zase mění konformaci enzymu takovým způsobem, že katalýza je nemožná.

Schéma a rovnice Michaelise-Mentena v případě nekompetitivní inhibice:

$E+S\longrightarrow ES\longrightarrow E+P$

+I\downarrow \uparrow

ESI

v_{0}={\frac {{\frac {V_{{max}}}{(1+{\frac {[I]}{K_{I}}})}}[S]}{[S] +{\frac {K_{m}}{(1+{\frac {[I]}{K_{I}}})}}}}

Maximální reakční rychlost a zjevná Michaelisova konstanta klesají stejným počtem. Proto ve dvojitých recipročních souřadnicích pro různé koncentrace inhibitoru získáme rodinu rovnoběžných čar.

Inhibice substrátu

Substrátová inhibice je speciální případ nekompetitivní inhibice, kdy se dvě molekuly substrátu vážou na enzym, který zabraňuje tvorbě produktu.

Schéma a rovnice Michaelise-Mentena v případě inhibice substrátem:

$E+S\longrightarrow ES\longrightarrow E+P$

+S\downarrow \uparrow

ESS

v_{0}={\frac {V_{{max}}[S]}{[S]+K_{m}+{\frac {[S]^{2}}{K_{I}}}}}

Nevratná inhibice

Tvorba stabilního komplexu inhibitor-enzym vedoucí k jeho nevratné inaktivaci. Případ ireverzibilní inhibice lze zjistit tak, že při zředění roztoku nedochází ke zvýšení specifické aktivity enzymu, jako v případě reverzibilní inhibice .

Allosterická inhibice

Allosterické inhibitory se vážou na specifické oblasti enzymu mimo aktivní místo. Taková vazba má za následek konformační změny v molekule enzymu, které vedou ke snížení její aktivity. K allosterickým účinkům dochází téměř výhradně v případě oligomerních enzymů. Kinetiku takových systémů nelze popsat pomocí jednoduchého Michaelis-Mentenova modelu.

Odkazy

Enzymy
Aktivita	aktivní centrum Závazné místo Podklad katalytická triáda oxyaniontová díra Enzymová promiskuita katalyticky dokonalý enzym Koenzymy Kofaktor Enzymatická katalýza Enzymatická kinetika Lineweaver-Burkeův graf Michaelis-Menten rovnice Pseudoenzym
Nařízení	Alosterická regulace kooperativnost Inhibice enzymů
Klasifikace	Kód KF Proteinová nadrodina Proteinová rodina
Typy	Oxidoreduktázy (EC1) Transferázy (CF2) Hydrolázy (KF3) Liase (KF4) Izomerázy (KF5) Ligázy (KF6) Translocase (CF7)