Kompetitív inhibíció

(1)

Modulátorok hatása

Inhibitorok: Aktivátorok:

csökkentik a növelik a

reakciósebességet reakciósebességet

v_i v_a

Az inhibíció mértéke: az aktiválás mértéke:

0 0

i i

v v

ε = v⁻ ⁰

0 a a

v v ε = v⁻

REVERZIBILIS IRREVERZIBILIS

eldöntése:

INHIBÍCIÓ

V_max

TROLL

ZIBILIS INHIBITOR ITOR

E S ES E P

EI

+ ⇋ → +

⇃↾

S 2

K k

ES

E S E P

EI

+ ←→ → +

↓

(2)

BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék 2

Versengés S és I között az E aktív helyéért, vagy-vagy:

kölcsönös kizárás

I lehet:

szubsztrát analóg alternatív szubsztrát termék

MODELL: Klasszikus kompetitív inhibíció

Az I verseng S-sel ugyanazon aktív hely elfoglalásáért

Kompetitív inhibíció

S I

Kompetitív inhibíció

MODELL: I kötődése az enzim- hez konformáció változást okoz az enzimen és ez megakadá- lyozza S-nek az aktív centrum- hoz kötődését. Ilyen a végter- mék gátlás (feed back inhibíció) is.

S I S

S I

I

(3)

A klasszikus kompetitív inhibíció kinetikája:

ha k_app>0 akkor I alternatív szubsztrát

ha k_app=0 akkor I dead end kom- petitív inhibitor

S 2

K k

ES

app

i k

E S E P

I K

EI E P

+ ←→ → + +

→ + ′ վ

( )

s

K E S ES

= ⋅

( )

i

K E I EI

= ⋅

max 1

s

i

V S

V I

K S

K

=  

+ +

 

 

max s 1

i

V V S

K I S

K

=  

+ +

 

 

Kompetitív inhibíció

S 1 K 1 I V

K V

1 V

1

I max

S max







 + +

=

(4)

HC C NH2H H

H

C HO O

L-alanin

O C H H

NH2 HC C

O NH

cikloszerin

Kompetitív inhibíció

Alternatív szubsztrátok : hexokináz: glükóz, fruktóz S-analógok: gyógyszerek:

Szulfonamidok (mikrobaellenes szerek) hatás- mechanizmusa:

Kompetitív inhibíció

(5)

K S 1 I K V S V

i s

max

+







 +

=

K S 1 P K V S V

P s

max

+







 +

=

1

1 1max

2

S1 1

S2

V V S

K 1 S S

K

=  

+ +

 

 

2

2 2max

1

S2 2

S1

V V S

K 1 S S

K

=  

+ +

 

 

kompetitív inhibíció: termék inhibíció:

alternatív, versengő szubsztrátok esetén:

Nem-kompetitív inhibíció

max

s

1 S

V = V

K S

1 I +

 

 + 

(6)

Nem-kompetitív inhibíció

Az inhibitor molekula nem hasonlít a szubsztrátra, és nem az ak- tív centrumba kötődik. Az enzim felületén valahol máshol kap- csolódik, de ezzel nem befolyásolja a szubsztrát bekötődését.

Létrejöhet ESI hármas komplex is.

A második lépést, a termék kialakulását és kilépését gátolja.

Megváltoztatja a fehérjemolekula-láncok térszerkezetét → megváltozik az aktív centrum szerkezete →a megkötött szubsztrát nem tud elreagálni → a reakció lelassul vagy leáll.

„Mérgezi” az enzimet, mintha kevesebb enzim lenne jelen.

11 max

s i

1 S

V = V

K S 1 I

K

+

 

 + 

 

V 1/V

0

1/S

}

¹

Vmax 1

Vmaxi 1 I

Ki Vmax

=

+ K

V 1 I K

m

max i

 +

 



K V

m max

I V_max

V_maxi

I

K_m

S

Nem-kompetitív inhibíció

Az inhibitor a látszólagos V_max értéket változtatja meg, K_s (illetve K_m) értékét nem befolyásolja.

(7)

E + P

Egyenlete:

átrendezve:

V V S

K S 1 I K

max s

i

=

+  +

 



V V 1

1 I K

S K 1 I

K

S

max

i

m

i

= + ⋅

 +

 

 +

l. nemkomp.inh.

Unkompetitív inhibíció

(8)

1 V

K V

1 S

1 V 1 I

K

m

max max i

= +  +

  

 

V V 1

1 I K

S K 1 I

K

S

max

i

m

i

= + ⋅

 +

 

 +

V_max/2 V_maxi/2

V_max V_maxi

I

V V

1 I K

maxi max

i

= +

K K

1 I K

mi m

i

= +

K_m V

S

I

nem inhibeált

1/S 1/V

I

I=0

K_m/V_max

1/V_max

1 1

V

I K

i V

i

max max

= +

− + 1 I

K K

i m

1/K_m

Unkompetitív inhibíció

Kevert típusú inhibíció

A nem-kompetitívből származtatják, de:

I és S zavarják egymás bekötődését a hármas komplexbe

I I

S

ahol K =E.S/ES, S

αK =EI.S/ESI K =E.I/EI αK =ES.I/ESI

(9)

max s

i i

V V S

I I

K 1 S 1

K K

=    

+ + +

   

   

A nem-kompetitív inhibíciónál:

max

s i

V S

V = I K S

1 K

⋅ +

 

 + 

 

max s

i i

V V S

I I

K 1 S 1

K α K

=    

+ + +

   

   

vagy beszorozva:

A kevert inhibíciónál:

ha α= 1, →nem-kompetitív ha α → ∞, → kompetitív

V_max/2 V_maxi/2

V_max

V_maxi

I

V V

1 I K

maxi max i

= + α V

I

nem inhibeált 1/V

I

I=0

1 1

V

I K

i V

i

max max

= +

-1/K_m

K V

I K

m i max

1+



 

 1 α−1

 



Kevert típusú inhibíció

(10)

Inhibíciók összefoglalása

S és I kölcsönösen kizárják egymást az enzimről

→ KOMPETITIV S és I egymástól függetlenül kötődnek az enzimre

→NEM-KOMPETITIV mint előző, de I megváltoztatja az enzim affinitását

→KEVERT TIPUSÚ I csak az S után kötődik

→UNKOMPETITIV

− 1 K_m

1/V

0 1/S

1/V

0 1/S

1/V

0 1/S 1/V

0 1/S

KOMPETITIV INHIBICIÓ NEMKOMPETITIV INHIBICIÓ

UNKOMPETITIV INHIBICIÓ KEVERT TIPUSÚ INHIBICIÓ

− +

 

 1 K 1 I

m Ki

} ¹

Vmax K

V 1 I

K

m

max i

 +

 



} ¹

Vmax 1

Vmaxi 1 I

Ki Vmax

=

+ K

V 1 I

K

m

max i

 +

 

 K

V

m

max K

V

m max

I

K V

m m ax 1

Vmaxi 1 I

Ki Vmax

= +

−  +

 

 1 K 1 I

m Ki − 1

Km

} ¹

Vmax

I

− 1 Km

− 1 α.Km

−

 +

 



 +

 

 1 I

K K 1 I

K

i

m i

α

1 V_max

α α⁻



 

 1 1

V_max K V 1 I

K

m

max i

 +

 

 I

Inhibíciók Lineweaver-Burk ábrázolásban