Inhibitory

enzymów

stosowane w

leczeniu

Agata Chudzik
Gr. I

Inhibicja - zahamowanie lub
opóźnienie jakiegoś procesu w
wyniku zastosowania inhibitora,
czyli substancji hamującej
przebieg danej reakcji.

Inhibitor

kompetyc

yjny

Inhibitor

kompetyc

yjny

Inhibitor

niekompety

cyjny

Inhibitor

niekompety

cyjny

Inhibicja allosteryczna

 Polega na odwracalnej zmianie kinetyki

reakcji enzymatycznej pod wpływem
związku (ligandu), który może przyłączać
się do enzymu w miejscu innym niż
substrat, nazwanym

centrum

allosterycznym

; ligand taki powoduje

zmiany konformacyjne enzymu
podlegającego regulacji, która może
polegać na inhibicji lub indukcji (aktywność
enzymu wzrasta po przyłączeniu ligandu
do centrum allosterycznego).

Karbamoilotransweraza

asparaginianowa

1. Katalizuje pierwszy etap syntezy nukleotydów

pirymidynowych, polegający na wiązaniu
karbamoilofosforanu z asparaginianem

2. Powstaje produkt końcowy, nukleotyd

trifosforanowy-

cytydynotrifosforan (CTP)

– efektor allosteryczny ujemny,

hamuje aktywnośc karbamoilotransferazy asparaginianowej

3. Adenozynotrifosforan (ATP) jest aktywatorem

allosterycznym, zwiększa powinowactwo enzymów do
substratów

4. Karbamoilotransferaza asparaginianowa składa się z 3

podjednostek katalitycznych i 3 regulacyjnych (postac T-
mało aktywna, postac R- bardziej aktywna)

5. Efektory allosteryczne oddziałują na podjednostki

regulacyjne.

Enzymy mogą ulegać inhibicji

przez specyficzne cząsteczki

Inhibicja aktywności enzymatycznej
przez cząsteczki lub jony służy jako:
 główny mechanizm kontroli w
układach biologicznych
narzędzie badawcze, służące do
wyjaśnienia mechanizmu działania
enzymu
 identyfikacja reszt kluczowych dla
katalizy

Inhibicja nieodwracalna

– inhibitor łączy się kowalencyjnie z enzymem lub wiąże się z nim tak

silnie, ze jego dysocjacja jest bardzo powolna, np. działanie gazów paraliżujących układ nerwowy
polega na zatruciu acetylocholinoesterazy, diizopropylofluorofosforan reaguje z resztą seryny w
miejscu aktywnym enzymu tworząc nieaktywną diizopropylofosforylową pochodną enzymu

Inhibicja odwracalna –
charakteryzuje ją

szybka

dysocjacja

kompleksu enzym-inhibitor; polega na
współzawodnictwie, inhibitora
strukturalnie podobnego do substratu
z cząsteczkami substratu o wiązanie
się z miejscem aktywnym enzymu
(kompetycyjna) albo na wiązaniu się
inhibitora niekompetycyjnego z
miejscami innymi niż miejsce aktywne,
co zmniejsza szybkość katalityczną
enzymu przez zmianę konformacyjną
jego cząsteczki (niekompetycyjna,
allosteryczna).

Inhibitor kompetycyjny

 strukturalnie podobny do substratu (

analogi

substratu

)

 wiąże się z enzymem w jego

miejscu

aktywnym

 obniża powinowactwo enzymu do substratu



odwracalna

poprzez zwiększenie stężenia

substratu

Inhibitor kompetycyjny

Hamowanie aktywności

dehydrogenazy bursztynianowej

1. Inhibitor =

malonian

2. Malonian utlenia bursztynian do fumaranu
3. Zarówna bursztynian jak i malonian mogą przyłączyć się do

miejsca aktywnego dehydrogenazy bursztynianowej tworząc
odpowiednio kompleks, ES lub EI

4. Dehydrogenaza bursztynianowa katalizuje usunięcie po

jednym atomie wodoru z każdego z dwóch atomów węgla
grup metylenowych bursztynianu

5. Malonian nie podlega odwodornieniu, ponieważ zawiera jedna

grupę metylenową

6. Inhibitotem wobec dehydrogenazy bursztynianowej może być

również szczawian lub szczawiooctan

W obecności zarówno inhibitora jak i substratu
następuje

zjawisko konkurencji

o miejsce

aktywne enzymu.

Zwiększenie stężenia substratu w układzie
reagującym prowadzi do wypiernia inhibitora
kompetycyjnego z miejsca aktywnego enzymu.

Reakcja osiąga prędkośc maksymalną, taką jak w
układzie bez inhibitora, ale przy wyższym stężeniu
substratu.

Stężenie substratu odpowiednie do całkowitego
zniesienia hamowania zależy od stężenia obecnego
inhibitora, jego powinowactwa do enzymu.

Inhibitor

niekompetycyjny

1. Nie jest podobny do substratu
2. Wiąże się z enzymem poza jego miejscem

aktywnym

3. Zniekształca cząsteczkę białka enzymatycznego

w sposób zmniejszający jego aktywność
katalityczną

4. Nie zmienia powinowactwa enzymu do substratu
5. Obniża prędkość maksymalną reakcji
6. Nieodwracalna przez zwiększenie stężenia

substratu

7. Powstaje kompleks trójskładnikowy: enzym,

substrat, inhibitor niekompetycyjny

8. Substrat jest wiązany, ale jego przekształcenie

zostaje spowolnione

Inhibicja

niekompetycyjna

Najczęstrzymi inhibitorami są:

A

-

jodoacetoamid

– reaguje z grupami –SH reszt cysteinylowych

B

-

diizopropylofluorofosforan

– reaguje z gr. –OH reszt

serylowych białek enzymatycznych

C

- kationy metali ciężkich – wiązanie jonów Mg przez

etylenodiaminotetraoctan (EDTA)

Analogi stanu przejściowego są

silnymi inhibitorami enzymów

Związek przypominający stan przejściowy
katalizowanej reakcji jest efektywnym inhibitorem
enzymu; przykładem jest hamowanie racemazy
prolinowej.
Analogi stanu przejściowego pozwalają na wgląd
w mechanizmy katalityczne, mogą służyć jako
specyficzne inhibitory enzymów oraz jako
immunogeny do wytwarzania nowych
katalizatorów.

Racemizacja proliny zachodzi poprzez stan przejściowy, w którym
tetraedralny atom C alfa przez utratę protonu staje się trygonalny.
W tej formie wszystkie wiązania leżą w jednej płaszczyźnie.
Węgiel alfa niesie ujemny ładunek [karboanion].
Karboanion może zpstac ponownie uprotonowany po jednej stronie
dając L izomer lub po obu stronach dając D izomer.
2-karboksypirol wiąże się z racemazą 160 razy silniej niż prolina

.

L-prolina

Polarny stan
przejściowy

D-prolina

2-karboksypirol

Regulacja przez naturalne

inhibitory

1. Aktywacja trypsynogenu do trypsyny polega na

hydrolitycznym odłączeniu fragmentu jego
cząsteczki; proces nieodwracalny

2. Unieczynnienie tego enzymu zachodzi poprzez

tworzenie kompleksu z trzustkowym inhibitorem
trypsyny (wiąże się on trwale z miejscem
aktywnym enzymu)

3. Antyelastaza –inhibitor unieczynniający proteazy

osoczowe, przede wszystkim elastazę

4. Niedobór lub uszkodzenie tego inhibitora sprzyja

rozkładowi elastyny w tkance płucnej i prowadzi
do rozedmy płuc

Praktyczne znaczenie

inhibitorów enzymatycznych

1. Gazy bojowe (iperyt, luizyt, tabun, sarin)
2. Inhibitory o właściwościach bakteriobójczych,

owadobójczych, chwastobójczych, grzybobójczych,
umożliwiło zmniejszenie rozprzestrzeniania się
niektórych chorób roznoszonych przez owady i
pajęczaki, np. dur plamisty, odkleszczowe
zapalenie mózgu i opon mózgowo-rdzeniowych,
boreliozy, malarii, żółtej gorączki, śpiączki
afrykańskiej

3. Zmalało występowanie chorób przenoszonych

przez gryzonie, np. dżuma, leptospiroza

4. Inhibitory o właściwościach owadobójczych

niszczą stonkę ziemniaczaną, szarańczę, mszyce

5. Inhibitory to też leki o działaniu

przeciwbakteryjnym, przeciwgrzybiczym,
przeciwwirusowym, przeciwzakrzepowym,
przeciwzapalnym i przeciwnowotworowym

Enzym

Inhibitor

Efekt

Zastosowanie

Acetylocholinoester

aza

Prostygmina

Wzrost stężenia

aceylocholiny,

wzmożone napięcie

układu

przywspółczulnego

Lek pobudzający

kurczliwość jelit

Monoaminooksydaz

a

Selegilina

Wzrost stężenia

dopaminy w mózgu,

wzmożone napięcie

układu

przywspółczulnego

Lek przeciw

chorobie Parkinsona

fosfodiesteraza

Teofilina

Wzrost stężenia

cylicznego 3’5’AMP

w komórce

Lek rozszerzający

oskrzela

Anhydraza

węglanowa

acetazolamid

Wzmożone

wydalanie

wodorowęglanu i

fosforanów przez

nerki

Lek moczopędny

Oksydaza

moczanowa

allopurinol

Zmniejszenie

wytwarzania kwasu

moczowego

Lek przeciw dnie

moczanowej

Czynnik krzepnięcia

krwi IXa i Xa

cytrynian

Wiązanie jonów Ca

2+

Hamowanie

krzepnięcia krwi

przeznaczonej do

transfuzji

Cyklooksygenaza

Kwas

acetylosalicylowy

Hamowanie

biosyntezy

prostaglandyn i

tromboksanów

Lek o działaniu

przeciwzapalnym i

przeciwzakrzepowy

m

B

ibliografia

Edward Bańkowki, Biochemia. Podręcznik
dla studentów uczelni medycznych,
Wydawnictwo Medyczne, Urban&Partner,
Wrocław 2004

Robert K. Murray, Biochemia Harpera, wyd.
IV, Wydawnictwo lekarskie PZWL, Warszawa

Lubert Stryer, Biochemia, Wydawnictwo
Naukowe PWN, Warszawa 1997

Pytania

1. Co to jest inhibicja?
2. Rodzaje inhibitorów
3. Jaki rodzaj inhibitorów jest analogiem substratów?
4. W którym miejscu wiąże się inhibitor kompetycyjny z enzymem?
5. Czy inhibicja kompetycyjna jest odwracalna? Jeśli tak to w jaki sposób?
6. Podąć przykład inhibicji kompetycyjnej
7. Jakie związki mogą być inhibitorem dla dehydrogenazy
bursztynianowej?
8. Podać 4 cechy inhibitorów niekompetycyjnych
9. Jakie znasz inhibitory niekompetycyjne?
10. W jaki sposób można praktycznie wykorzystac inhibitory
enzymatyczne?
11. Wymień 2 inhibitory stosowane jako leki i krótko je opisz.

Dziękuję za uwagę