Enzyminhibering
En enzymatisk hämmare är ett ämne som bromsar en enzymatisk reaktion. Det finns reversibla och irreversibla inhibitorer (se nedan).
Studiet av enzymhämning spelar en viktig roll i utvecklingen av läkemedel , i studiet av enzymers verkningsmekanism och struktur.
Reversibel hämning
Konkurrenshämning
I detta fall binder hämmaren till enzymets aktiva plats och konkurrerar om det med substratet . Den kompetitiva inhibitorn binder således inte till enzym-substratkomplexet (ES i fig. 1), det vill säga dissociationskonstanten K i ' >> 1.
En kompetitiv inhibitor är vanligtvis strukturellt lik substratet, men enzymet kan inte katalysera reaktionen i närvaro av inhibitorn på grund av frånvaron av de nödvändiga funktionella grupperna i den senare.
Schemat för kompetitiv hämning och Michaelis-Menten-ekvationen för det är som följer:
|
|
![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)
Det kan ses att, vid kompetitiv inhibering, den maximala reaktionshastigheten Vmax inte ändras, medan den skenbara Michaelis-konstanten ökar med (1 + [ I ]/ Ki ) gånger. I dubbla reciproka koordinater för Lineweaver - Burke (beroende av 1/ v 0 på 1/[ S ]) vid olika inhibitorkoncentrationer erhålls därför en familj av raka linjer med olika lutningar, som skär varandra i en punkt på y-axeln. .
Inhiberingskonstanten Ki bestäms vanligtvis enligt följande: en serie mätningar av den skenbara Michaelis-konstanten utförs vid olika inhibitorkoncentrationer, sedan plottas beroendet av detta värde på inhibitorkoncentrationen. Tangensen för lutningen för den erhållna räta linjen är lika med K m / K i .
Icke-konkurrensmässig hämning
En icke-kompetitiv inhibitor stör inte bindningen av substratet till enzymet. Det kan binda både till det fria enzymet och till enzym-substratkomplexet med samma effektivitet. Inhibitorn orsakar konformationsförändringar som hindrar enzymet från att omvandla substratet till en produkt, men påverkar inte enzymets affinitet för substratet.
Schema och ekvation för Michaelis-Menten i fallet med icke-konkurrensmässig hämning:
|
|
![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)
Under icke-kompetitiv hämning ändras inte Michaelis-konstanten, och den maximala reaktionshastigheten minskar med (1 + [ I ]/ Ki ) gånger. Därför, i dubbla reciproka koordinater, skär familjen av räta linjer som motsvarar olika inhibitorkoncentrationer vid en punkt på abskissaxeln.
Okonkurrensmässig hämning
Vid icke-kompetitiv hämning binder hämmaren endast till enzym-substratkomplexet, men inte till det fria enzymet. Substratet, som binder till enzymet, ändrar sin konformation, vilket gör det möjligt att binda till inhibitorn. Inhibitorn ändrar i sin tur enzymets konformation på ett sådant sätt att katalys blir omöjlig.
Schema och ekvation för Michaelis-Menten i fallet med okonkurrenskraftig hämning:
|
|
![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)
Den maximala reaktionshastigheten och den skenbara Michaelis-konstanten minskar med samma antal gånger. Därför, i dubbla reciproka koordinater för olika inhibitorkoncentrationer, får vi en familj av parallella linjer.
SubstrathämningSubstrathämning är ett specialfall av okonkurrenskraftig hämning, när två substratmolekyler binder till ett enzym, vilket förhindrar bildandet av en produkt.
Schema och ekvation för Michaelis-Menten i fallet med hämning av substratet:
|
|
![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)
Irreversibel hämning
Bildning av ett stabilt inhibitor-enzymkomplex som leder till dess irreversibla inaktivering. Fallet med irreversibel hämning kan detekteras genom det faktum att när lösningen späds ut sker ingen ökning av enzymets specifika aktivitet, som i fallet med reversibel hämning .
Allosterisk hämning
Allosteriska hämmare binder till specifika regioner av enzymet utanför det aktiva stället. Sådan bindning medför konformationsförändringar i enzymmolekylen, vilket leder till en minskning av dess aktivitet. Allosteriska effekter uppträder nästan uteslutande i fallet med oligomera enzymer. Kinetiken för sådana system kan inte beskrivas med en enkel Michaelis-Menten-modell.
Länkar
- Föreläsning om enzymatisk katalys vid Institutionen för kemisk enzymologi, Kemiska fakulteten, Moscow State University
- Biokemikurs vid University of California
- Grundläggande bakgrundsinformation och verkningsmekanismer för inhibitorer
- Frågor och svar. Tekniska rekommendationer för att arbeta med inhibitorer
| Enzymer | |
|---|---|
| Aktivitet | |
| förordning | |
| Klassificering | |
| Typer |
|