Enzim gátlás
Az enzimatikus inhibitor olyan anyag, amely lelassítja az enzimatikus reakciót. Vannak reverzibilis és irreverzibilis inhibitorok (lásd alább).
Az enzimgátlás vizsgálata fontos szerepet játszik a gyógyszerek kifejlesztésében , az enzimek hatásmechanizmusának és szerkezetének vizsgálatában.
Reverzibilis gátlás
Kompetitív gátlás
Ebben az esetben az inhibitor az enzim aktív helyéhez kötődik, és verseng érte a szubsztráttal . Így a kompetitív inhibitor nem kötődik az enzim-szubsztrát komplexhez (ES az 1. ábrán), vagyis a K i ' >> 1 disszociációs állandóhoz.
A kompetitív inhibitor szerkezetileg általában hasonló a szubsztráthoz, azonban az enzim nem képes katalizálni a reakciót az inhibitor jelenlétében, mivel az utóbbiban hiányoznak a szükséges funkciós csoportok.
A kompetitív gátlás sémája és a Michaelis-Menten egyenlet a következő:
|
|
![v_{0}={\frac {V_{{max}}[S]}{[S]+K_{m}(1+{\frac {[I]}{K_{i}}})}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5fe58f5f6950d63c8070149f1f2b26735f8ba7ba)
Látható, hogy kompetitív gátlás esetén a maximális Vmax reakciósebesség nem változik, míg a látszólagos Michaelis-állandó (1 + [ I ]/ Ki ) -szeresére nő . Ezért a Lineweaver - Burke kettős reciprok koordinátáiban (1/ v 0 függése 1/[ S ]-től) különböző inhibitorkoncentrációk mellett különböző meredekségű egyenesek családját kapjuk, amelyek az y tengely egy pontjában metszik egymást. .
A K i gátlási állandót általában a következőképpen határozzuk meg: a látszólagos Michaelis-állandó mérési sorozatát végezzük különböző inhibitorkoncentrációk mellett, majd ennek az értéknek az inhibitor koncentrációtól való függését ábrázoljuk. A kapott egyenes meredekségének érintője egyenlő K m / K i -vel .
Nem kompetitív gátlás
A nem kompetitív inhibitor nem zavarja a szubsztrát enzimhez való kötődését. A szabad enzimhez és az enzim-szubsztrát komplexhez egyaránt azonos hatékonysággal képes kötődni. Az inhibitor olyan konformációs változásokat okoz, amelyek megakadályozzák, hogy az enzim a szubsztrátot termékké alakítsa, de nem befolyásolja az enzim affinitását a szubsztráthoz.
Michaelis-Menten vázlata és egyenlete nem kompetitív gátlás esetén:
|
|
![v_{0}={\frac {{\frac {V_{{max}}}{(1+{\frac {[I]}{K_{i}}})}}[S]}{[S] +K_{m}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/cc08367d657fb30240b82764b919f6a6ed478da5)
A nem kompetitív gátlás során a Michaelis-állandó nem változik, és a maximális reakciósebesség (1 + [ I ]/ K i )-szeresére csökken. Ezért a kettős reciprok koordinátákban a különböző inhibitor koncentrációknak megfelelő egyenesek családja az abszcissza tengely egy pontjában metszi egymást.
Versenyképtelen gátlás
Nem kompetitív gátlás esetén az inhibitor csak az enzim-szubsztrát komplexhez kötődik, a szabad enzimhez nem. A szubsztrát az enzimhez kötődve megváltoztatja a konformációját, ami lehetővé teszi az inhibitorhoz való kötődést. Az inhibitor pedig oly módon változtatja meg az enzim konformációját, hogy a katalízis lehetetlenné válik.
Michaelis-Menten séma és egyenlete nem kompetitív gátlás esetén:
|
|
![v_{0}={\frac {{\frac {V_{{max}}}{(1+{\frac {[I]}{K_{I}}})}}[S]}{[S] +{\frac {K_{m}}{(1+{\frac {[I]}{K_{I}}})}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6309520fc978fdf4cba5507c8d0ef53696b921fb)
A maximális reakciósebesség és a látszólagos Michaelis-állandó ugyanannyiszor csökken. Ezért a különböző inhibitorkoncentrációk kettős reciprok koordinátáiban párhuzamos egyenesek családját kapjuk.
Szubsztrát gátlásA szubsztrát gátlás a nem kompetitív gátlás speciális esete, amikor két szubsztrát molekula kötődik egy enzimhez, ami megakadályozza a termék képződését.
Michaelis-Menten vázlata és egyenlete szubsztrát gátlás esetén:
|
|
![v_{0}={\frac {V_{{max}}[S]}{[S]+K_{m}+{\frac {[S]^{2}}{K_{I}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e0d4986dd68753867f7d162978653cd536868c0a)
Visszafordíthatatlan gátlás
Stabil inhibitor-enzim komplex kialakulása, ami visszafordíthatatlan inaktiválásához vezet. Az irreverzibilis gátlás esete kimutatható abból, hogy az oldat hígítása során nem nő az enzim fajlagos aktivitása, mint a reverzibilis gátlás esetében.
Alloszterikus gátlás
Az alloszterikus inhibitorok az enzim specifikus régióihoz kötődnek az aktív helyen kívül. Az ilyen kötődés konformációs változásokat von maga után az enzimmolekulában, ami aktivitásának csökkenéséhez vezet. Alloszterikus hatások szinte kizárólag oligomer enzimek esetében jelentkeznek. Az ilyen rendszerek kinetikája nem írható le egyszerű Michaelis-Menten modellel.
Linkek
- Előadás az enzimatikus katalízisről a Moszkvai Állami Egyetem Kémiai Enzimológiai Tanszékén
- Kaliforniai Egyetem biokémiai kurzusa
- Az inhibitorok alapvető háttérinformációi és hatásmechanizmusai
- Kérdések és válaszok. Technikai ajánlások az inhibitorokkal való munkához
| Enzimek | |
|---|---|
| Tevékenység | |
| Szabályozás | |
| Osztályozás | |
| Típusok |
|