Inhibición de enzimas
Un inhibidor enzimático es una sustancia que retarda una reacción enzimática. Hay inhibidores reversibles e irreversibles (ver más abajo).
El estudio de la inhibición enzimática juega un papel importante en el desarrollo de fármacos , en el estudio del mecanismo de acción y estructura de las enzimas.
Inhibición reversible
Inhibición competitiva
En este caso, el inhibidor se une al sitio activo de la enzima y compite por él con el sustrato . Por lo tanto, el inhibidor competitivo no se une al complejo enzima-sustrato (ES en la Fig. 1), es decir, la constante de disociación K i ' >> 1.
Un inhibidor competitivo suele ser estructuralmente similar al sustrato, sin embargo, la enzima es incapaz de catalizar la reacción en presencia del inhibidor debido a la ausencia de los grupos funcionales necesarios en este último.
El esquema de inhibición competitiva y la ecuación de Michaelis-Menten son los siguientes:
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![v_{0}={\frac {V_{{máx}}[S]}{[S]+K_{m}(1+{\frac {[I]}{K_{i}}})}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5fe58f5f6950d63c8070149f1f2b26735f8ba7ba)
Puede verse que, tras la inhibición competitiva, la velocidad de reacción máxima Vmax no cambia, mientras que la constante de Michaelis aparente aumenta en (1 + [ I ]/ Ki ) veces. Por lo tanto, en coordenadas recíprocas dobles de Lineweaver - Burke (dependencia de 1/ v 0 de 1/[ S ]) a diferentes concentraciones de inhibidor, se obtiene una familia de rectas con diferentes pendientes, que se cortan en un punto sobre el eje y. .
La constante de inhibición Ki generalmente se determina de la siguiente manera: se lleva a cabo una serie de mediciones de la constante de Michaelis aparente a varias concentraciones de inhibidor, luego se representa gráficamente la dependencia de este valor de la concentración de inhibidor. La tangente de la pendiente de la recta obtenida es igual a K m / K i .
Inhibición no competitiva
Un inhibidor no competitivo no interfiere con la unión del sustrato a la enzima. Es capaz de unirse tanto a la enzima libre como al complejo enzima-sustrato con igual eficacia. El inhibidor provoca cambios conformacionales que evitan que la enzima convierta el sustrato en un producto, pero no afectan la afinidad de la enzima por el sustrato.
Esquema y ecuación de Michaelis-Menten en el caso de inhibición no competitiva:
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![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)
Durante la inhibición no competitiva, la constante de Michaelis no cambia y la velocidad de reacción máxima disminuye en (1 + [ I ]/ Ki ) veces. Por lo tanto, en coordenadas recíprocas dobles, la familia de líneas rectas correspondientes a diferentes concentraciones de inhibidor se cruzan en un punto sobre el eje de abscisas.
Inhibición no competitiva
En la inhibición no competitiva, el inhibidor se une solo al complejo enzima-sustrato, pero no a la enzima libre. El sustrato, al unirse a la enzima, cambia su conformación, lo que hace posible unirse al inhibidor. El inhibidor, a su vez, cambia la conformación de la enzima de tal manera que la catálisis se vuelve imposible.
Esquema y ecuación de Michaelis-Menten en el caso de inhibición no competitiva:
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![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)
La velocidad de reacción máxima y la constante de Michaelis aparente disminuyen el mismo número de veces. Por lo tanto, en coordenadas recíprocas dobles para diferentes concentraciones de inhibidor, obtenemos una familia de líneas paralelas.
Inhibición del sustratoLa inhibición de sustrato es un caso especial de inhibición no competitiva, cuando dos moléculas de sustrato se unen a una enzima, lo que impide la formación de un producto.
Esquema y ecuación de Michaelis-Menten en el caso de inhibición por el sustrato:
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![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)
Inhibición irreversible
Formación de un complejo inhibidor-enzima estable que conduce a su inactivación irreversible. El caso de inhibición irreversible puede detectarse por el hecho de que cuando la solución se diluye, no hay aumento en la actividad específica de la enzima, como en el caso de inhibición reversible .
Inhibición alostérica
Los inhibidores alostéricos se unen a regiones específicas de la enzima fuera del sitio activo. Tal unión implica cambios conformacionales en la molécula de enzima, lo que conduce a una disminución de su actividad. Los efectos alostéricos ocurren casi exclusivamente en el caso de enzimas oligoméricas. La cinética de tales sistemas no puede describirse utilizando un modelo simple de Michaelis-Menten.
Enlaces
- Conferencia sobre catálisis enzimática en el Departamento de Enzimología Química, Facultad de Química, Universidad Estatal de Moscú
- Curso de bioquímica de la Universidad de California
- Antecedentes básicos y mecanismos de acción de los inhibidores
- Preguntas y respuestas. Recomendaciones técnicas para trabajar con inhibidores
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