Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
. Обратимы? ингибиторы в свою очередь подразделяют на конкурентные и неконкурентные. К конкурентным относятся ингибиторы, взаимодействующие с той же зоной поверхности фермента, которая связывает субстрат, а следовательно, способные конкурировать с ним за фермент. Впрочем, участки связывания субстрата и конкурентного ингибитора вовсе не обязательно совпадают — для конкуретных отношений достаточно их частичного перекрывания. Ввиду этого-ингибитор химически может быть и не похож на субстрат, поскольку зоны связывания нередко поливалентны. Так, индол и jS-нафтол конкурентно ингибируют протеиназу а-химотрипсин, хотя в них трудно усмотреть какую-либо аналогию с пептидами. Речь, видимо, идет об использовании в обоих случаях одного и того же гидрофобного участка хи-мотрипсина. . //.-
.Уравнение скорости ферментативной реакции в присутствии конкурентного ингибитора несколько сложнее уравнения Михаэлиса^-
Ментен:
)
v - V ' CS]
. v [s] + Кп|(1 +OT/PCJ)--
¦ i .LI '¦
Введение "кажущейся" константы Михаэлиса = Km(l + [I]/[Ki])
приводит ' уравнение к канонической форме уравнения Михаэли-
са—Ментен*. ‘‘Таким образом, присутствие в системе конкурентного ингибитора Эквивалентно увеличению константы Михаэлиса, причем степень этого увеличения определяется величиной отношения концентрации ингибитора к константе ингибирования, Т.е. к параметру, характеризующему прочность взаимодействия данного ингибитора с ферментом . /¦
.Понятно, что максимальная скором?» и соответствующая константа ккат характеризуют скорость превращения в продукт уже образовавшегося фермент-субстратного комплекса, поэтому на них присутствие конкурентного ингибитора повлиять не может. Изменение же кажущейся константы Михаэлиса учитывает снижение эффективной концентрации фермента, Поскольку кокплекс фермейт—конкурентный ингибитор с субсТратсШ не взаимодействует:
+s
E ^=*ES ^55=E + P
I+ it f + I El
+S
Конкурентное ингибирование распространено в. природе, его используют в практических целях для регулирования активности ферментов. По этому механизму действуют, например, природные ингибиторы протеиназ и амилаз, комплементарность которых 'соответствующим активным центрам так велика и связывание столь сильно, что их действие нередко выглядит как практически необратимое ингибирование из-за очень малых величин констант диссоциации комплексов, фермент—ингибитор. Многие лекарственные препараты, нацеленные на подавление нежелательной активности фермента, конструируются как конкурентные ингибиторы, причем подбираются такие их структуры, которые максимально соответствуют строению зоны связывания фермента, чтобы понизить Так» аналоги субстратов ренина — протеиназы, вовлеченной в регуляцию давления крови, — которые вместо расщепляемой ферментом пептидной связи —OO—fffl—содержат устойчивую к гидролизу структуру, например, ~Ч)0~СН2“”, имеют Ki порядка
1 * 10~9М и могут иметь терапевтическое значение.
Неконкурентное ингибирование принципиально отличается от конкурентного: в этом случае ингибитор не затрагивает зону связывания субстрата, а присоединяется к ферменту по иному пути, вызывая инактивацию каталитического центра. Поскольку ингибитор и субстрат связываются в таком случае различными участками фермента, ийгйби-тор может присоединяться как к свободному ферменту, так и к фер-мент-субстратному комплексу, в обоих случаях инактивируй фермент. Именно независимость зон связывания делает невозможной конкуренцию между субстратом и ферментом; следовательно, неконкурентное ингибирование не может быть снято избытком субстрата. ¦ <
Итак, для неконкурентного Ингибирования справедлива следующая схема: / , ‘
+S-
Е =5=^ ES —«-Е + Р
I+Jt n+I
El ateEB <
+S
'Уравнение скорости ферментной реакции в присутствии неконкурентного ингибитора выглядит следующим образом:
218
Как уже говорилось, характер связывания: субстрата ферментом в присутствии неконкурентного ингибитора не изменяется, отсюда и сохранение Кго. .Напротив, величина Ущах корректируется множителем Ki/([I] + Ki),,величина которого тем меньше, чем больше концентрация ингибитора по сравнению с константой ингибирования. Здесь снова концентрация действующего вещества, в данном случае ингибитора, сравнивается с характерной для него константой ингибирования^ Уменыиение^эффективной максимальной скорости соответствует снижению активности каталитического .центра при связывании неконкурентного ингибитора. *.!>¦ :
Неконкурентное ингибирование может быть следствием нескольких способов взаимодействия фермента и ингибитора. Возможно, ингибитор, связывающийся-с функциональными группами каталитического центра, настолько мал, что не вызывает помех связыванию субстрата,— так, 'Например, могут вести себя- ионы водорода, протонирующие функциональные группы, ^которые участвуют в катализе.
