Back to chapter

7.12:

עיכוב אנזים

JoVE Core
Biologie
Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu.  Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.
JoVE Core Biologie
Enzyme Inhibition

Langues

Diviser

כימיקלים מסוימים יכולים לווסת את פעולת האנזימים על ידי עיכוב, או חסימת, תפקודם. למעכבי אנזימים יש שתי צורות שונות:תחרותיים ולא-תחרותיים. מעכב תחרותי דומה דיו לסובסטרט הייחודי לאנזים ויכול להיקשר לאתר הפעיל ולחסום היקשרות הסובסטרט.פעולה זו מקטינה למעשה את מספר האנזימים הזמינים לקשירת הסובסטרט. לעומת זאת, מעכב לא-תחרותי נקשר הרחק מהאתר הפעיל, אך עדיין משפיע עליו, למשל, על ידי שינוי צורת האנזים שבתורו מפחית את זיקת הקישור בין הסובסטרט לאתר הפעיל, ומונע מהאנזים לתפקד כראוי. בנוסף, שני סוגי המעכבים משפיעים באופן דיפרנציאלי על קצב התגובה הכימית.לעומת בקרה, קצב של תגובה אנזימטית רגילה, לתגובה עם מעכב תחרותי יידרש זמן רב יותר Vmax-כדי להגיע ל, קצב התגובה המקסימלי, וכמות סובסטרט רבה לשם כך, מכיוון שיש צורך בסובסטרט המספיק כדי לגבור באופן עקבי על המעכב בגישה לאתרים הפעילים. מצד שני, מעכב לא-תחרותי Vmax-לא יאפשר לקצב להגיע ל, מכיוון שמספר האנזימים הזמינים לקשירה מצטמצם.

7.12:

עיכוב אנזים

Inhibitors are molecules that reduce enzyme activity by binding to the enzyme. In a normally functioning cell, enzymes are regulated by a variety of inhibitors. Drugs and other toxins can also inhibit enzymes. Some inhibitors bind to the enzyme’s active site, while others inhibit enzymatic activity by binding to other sites on the protein structure.

Competitive inhibitors occupy the active site of enzymes, making them unable to accommodate the substrate. However, sufficiently high concentrations of the substrate can outcompete the inhibitor; as a result, competitive inhibitors slow an enzymes initial reaction rate but do not impact the enzyme’s maximum rate. One example of a competitive inhibitor is the drug disulfiram, used to treat chronic alcoholism. When alcohol is ingested, it is normally converted to acetaldehyde, which is then converted to acetyl coenzyme A by acetaldehyde dehydrogenase. Disulfiram binds to and occupies the active site of acetaldehyde dehydrogenase, making the enzyme unable to perform this conversion. As a result, a patient taking disulfiram immediately begins to experience hangover-like symptoms, such as headache, thereby decreasing alcohol consumption.

Noncompetitive inhibitors bind to distinct sites on the enzyme, away from the active site. These are called allosteric sites and when molecules bind to them, the shape of the active site is changed such that the enzyme has a lower affinity for the substrate. Because noncompetitive inhibitors do not occupy the active site, the presence of additional substrate is unable to overcome noncompetitive inhibition and the enzyme is unable to achieve its maximum reaction rate.

Covalent binding between an inhibitor and an enzyme is usually irreversible, as in the case of some toxins. Most regulatory inhibitors normally active in the cell interact with enzymes by weak interactions. This type of binding is reversible and useful for the regulation of metabolic processes. The exploration of new molecules to competitively and non-competitively inhibit enzymes regulating cell growth in cancer is an active area of research.

Suggested Reading

Goh, Ee Teng, and Marsha Y. Morgan. "Pharmacotherapy for alcohol dependence–the why, the what and the wherefore." Alimentary Pharmacology & Therapeutics 45, no. 7 (2017): 865-882. [Source]