Аралас тежеу және ферменттер кинетикасы: генистеин мен фукугетин мысалдары
Mixed inhibition
Бұл мақалада ферменттердің аралас тежелуі, бәсекелес және бәсекелес емес тежелулермен қарым-қатынасы, аллостериялық орталар туралы ақпарат бар. Ферменттер, тежелу, биохимия.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Аралас тежеу – ферменттің тежелу түрі, онда тежегіш ферментке субстрат байланысқан немесе байланыспаған күйде де байланыса алады, бірақ бір жағдайға немесе екінші жағдайға қатысты жоғары туыстыққа ие. Ол «аралас» деп аталады, себебі оны бәсекелестік тежеудің тұжырымдық «қоспасы» ретінде қарастыруға болады, онда тежегіш субстрат әлі байланыспаған жағдайда ғана ферментпен байланыса алады, және бәсекелестік емес тежеу, онда тежегіш субстрат бұрыннан байланысқан жағдайда ғана ферментпен байланыса алады. Егер тежегіштің ферментке байланысу қабілеті фермент субстратпен байланысқан немесе байланыспаған жағдайда бірдей болса, онда ол бәсекелестік емес тежегіш деп аталады. Бәсекелестік емес тежеу кейде аралас тежеудің ерекше жағдайы ретінде қарастырылады. Аралас тежеу кезінде тежегіш аллостериялық орынға, яғни субстрат байланысатын белсенді орыннан өзгеше орынға байланысады. Дегенмен, аллостериялық орындармен байланысатын барлық тежегіштер аралас тежегіштер болып табылмайды. Математикалық тұрғыдан алғанда, аралас тежеу α және α’ факторларының (бәсекелестік және бәсекелестік емес тежеуді ескеру үшін Михаэлис-Ментен теңдеуіне енгізілген) екеуі де 1-ден жоғары болған кезде пайда болады. α = α’ ерекше жағдайында бәсекелестік емес тежеу пайда болады, онда төмендейді, бірақ әсер етпейді. Бұл практикада өте сирек кездеседі. Алғаш рет генистеиннің cPEPCK активтілігін тежейтіні дәлелденді. Бір зерттеуде осы изофлавонның болуы қандағы қант деңгейінің төмендеуіне әкелді. Қандағы қант деңгейінің төмендеуі қанда глюкозаның азаюын білдіреді. Егер бұл ораза ұстаған адамда орын алса, бұл глюконеогенездің тежелуіне байланысты, глюкозаның өндірісінің артуына жол бермейді. Генистеиннің қандағы қант деңгейін төмендету қабілеті оны диабетке қарсы қасиетке ие деп атауға мүмкіндік береді. Осы калликрейндердің тежелуі метастаздық қатерлі ісік немесе Альцгеймер ауруы сияқты ауруларды емдеуге мүмкіндік береді. Фукугетин немесе (+) мореллофлавон – Garcinia brasiliensis өсімдігінен бөліп алынған бифлавоноидтың бір түрі. Фукугетин бөліп алынғаннан кейін KLK1, KLK2, KLK3, KLK4, KLK5, KLK6 және KLK7-мен әртүрлі концентрацияларда қосылды. Бұл Km және Vmax параметрлерін туындыту арқылы фермент кинетикасын талдауға мүмкіндік берді. Михаэлис-Ментен кинетикасының моделі арқылы Эди-Хофсти диаграммасы салынды. Ол фукугетиннің ферментке және фермент-субстрат кешеніне әртүрлі, бірақ бар туыстықтары бар екенін растады. Кинетикалық талдау бойынша, фукугетин Vmax-ты төмендетті, ал осы KLK-лар үшін Km-ды арттырды. Әдетте, бәсекелестік тежеу кезінде Vmax Km өскенде өзгермейді, ал бәсекелестік емес тежеу кезінде Vmax Km өзгермейтін жағдайда төмендейді. Бұл екі айнымалының өзгеруі аралас тежегіштің әсеріне сәйкес келетін тағы бір нәтиже.
Mixed inhibition is a type of enzyme inhibition in which the inhibitor may bind to the enzyme whether or not the enzyme has already bound the substrate but has a greater affinity for one state or the other. It is called "mixed" because it can be seen as a conceptual "mixture" of competitive inhibition, in which the inhibitor can only bind the enzyme if the substrate has not already bound, and uncompetitive inhibition, in which the inhibitor can only bind the enzyme if the substrate has already bound. If the ability of the inhibitor to bind the enzyme is exactly the same whether or not the enzyme has already bound the substrate, it is known as a non competitive inhibitor. Non competitive inhibition is sometimes thought of as a special case of mixed inhibition. In mixed inhibition, the inhibitor binds to an allosteric site, i. e. a site different from the active site where the substrate binds. However, not all inhibitors that bind at allosteric sites are mixed inhibitors. Mathematically, mixed inhibition occurs when the factors α and α’ (introduced into the Michaelis Menten equation to account for competitive and uncompetitive inhibition, respectively) are both greater than 1. In the special case where α = α’, noncompetitive inhibition occurs, in which case is reduced but is unaffected. This is very unusual in practice. It was first proven that genistein inhibits the activity of cPEPCK. In a study, the presence of this isoflavone resulted in a decrease in the level of blood sugar. A lowered blood sugar level means less glucose is in the blood. If this occurs in a subject that is fasting, this is because the gluconeogenesis was inhibited, preventing increased production of glucose. The ability of genistein to lower a person's blood sugar level allows it to be referred to as an anti diabetic property. Inhibition of these kallikreins results in possible therapy for diseases such as metastatic cancer or Alzheimer's disease. Fukugetin, or (+) morelloflavone, is a type of plant biflavonoid isolated from Garcinia brasiliensis. After isolating fukugetin, it was placed with KLK1, KLK2, KLK3, KLK4, KLK5, KLK6, and KLK7 in varying concentrations. This allowed for the analysis of enzyme kinetics through derivation of parameters Km and Vmax. Through the model of Michaelis Menten kinetics, the Eadie Hofstee diagram was plotted. It confirmed that fukugetin acts as a mixed inhibitor by exhibiting varying but present affinities for the enzyme alone and the enzyme substrate complex. Analyzing through kinetics, fukugetin decreased the Vmax while it increased the Km for these KLKs. Typically, in competitive inhibition, Vmax remains the same while Km increases, and in non competitive inhibition, Vmax decreases while Km remains the same. The change in both of these variables is another finding consistent with the effects of a mixed inhibitor.