Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Энзимді ингибициялау
Enzyme inhibition
Бәсекелеспейтін ингибициялау – ингибитор энзимнің белсенділігін төмендететін және субстратқа байланған-байланбағанға қарамастан, энзимге бірдей жақсы байланатын ингибициялау түрі. Бұл бәсекелі ингибициялаудан өзгеше, онда ингибитордың қатысуымен энзимдегі субстратқа байланысу қабілеті төмендейді. Ингибитор субстрат бұрыннан байланған-байланбағанға қарамастан энзимге байлануы мүмкін, бірақ егер ол энзимге бір күйде немесе екінші күйде байлануға жоғары қабілеттілікке ие болса, онда ол аралас ингибитор деп аталады. Өз заманындағы көптеген ғалымдар сияқты Леонор Михаэлис және Мод Ментен сахарозаның құрамын өзгертіп, оны екі өнімге – фруктоза мен глюкозаға – ыдырату үшін қолданылатын реакция бойынша жұмыс істеді. Адриан Браун және Виктор Анри Михаэлис пен Ментеннің фермент кинетикасы саласындағы ашылуларына негіз салды. Бұл екеуі де декстроротациялық формада болғанымен, олар глюкозаның өздігінен өзгеруін, яғни мутаротацияны байқады. Бұл факторды ескермеу Генридің эксперименттерінің сәтсіздікке ұшырауының басты себептерінің бірі болды. Инвертазаны сахарозаны инверсиялауға катализатор ретінде пайдаланып, олар поляриметрия арқылы ферменттің қаншалықты жылдам реакцияға түсетінін анықтады; сондықтан сахароза инвертазамен инверсияланған реакцияда бәсекелеспейтін ингибициялау орын алды. Немесе аллостериялық ингибициялаудың анықтамасы бәсекелеспейтін ингибициялаудың анықтамасы ретінде берілсін.
Non competitive inhibition is a type of enzyme inhibition where the inhibitor reduces the activity of the enzyme and binds equally well to the enzyme whether or not it has already bound the substrate. This is unlike competitive inhibition, where binding affinity for the substrate in the enzyme is decreased in the presence of an inhibitor. The inhibitor may bind to the enzyme whether or not the substrate has already been bound, but if it has a higher affinity for binding the enzyme in one state or the other, it is called a mixed inhibitor. Like many other scientists of their time, Leonor Michaelis and Maud Menten worked on a reaction that was used to change the composition of sucrose and make it lyse into two products – fructose and glucose. Adrian Brown and Victor Henri laid the groundwork for the discoveries in enzyme kinetics that Michaelis and Menten are known for. Although, these are both in the dextrorotatory form, this is where they noted that glucose can change spontaneously, also known as mutarotation. Failing to take this into consideration was one of the main reasons Henri's experiments fell short. Using invertase to catalyze sucrose inversion, they could see how fast the enzyme was reacting by polarimetry; therefore, non competitive inhibition was found to occur in the reaction where sucrose was inverted with invertase. or state the definition of allosteric inhibition as the definition for non competitive inhibition.
Механизм
Бәсекеге жатпайтын ингибиция модельдері ингибитор мен субстраттың ферментке кез келген уақытта байланысуы мүмкін жүйені көрсетеді. Субстрат және ингибитор екеуі де байланысқанда, фермент-субстрат-ингибитор кешені өнім құра алмайды және тек фермент-субстрат кешеніне немесе фермент-ингибитор кешеніне қайта айналуы мүмкін. Бәсекеге жатпайтын ингибиция жалпы аралас ингибициядан ингибитордың ферментке және фермент-субстрат кешеніне бірдей бейімділікке ие болуымен ерекшеленеді. Мысалы, гликолиз реакцияларында фермент катализінде фосфоэнол пируват киназа арқылы пируватқа айналады. Аланин – пируваттан синтезделетін аминқышқылы, сонымен қатар гликолиз кезінде пируват киназа ферментін тежейді. Аланин бәсекеге жатпайтын ингибитор болып табылады, сондықтан ол субстраттың белсенді орынынан алыс орналасып байланысады, нәтижесінде соңғы өнім пайда болады. Бәсекеге жатпайтын ингибицияның тағы бір мысалы – мидағы гексокиназаның глюкоза-6-фосфатты тежеуі. Глюкоза-6-фосфаттың 2 және 4-көміртектеріндегі гидроксилдік топтар 6-көміртектегі фосфатпен бірге фермент-ингибитор кешеніне қосылады. Субстрат пен фермент ингибиторға байланысатын топтардың құрамы әртүрлі болады. Глюкоза-6-фосфаттың бір уақытта әртүрлі орынға байланысу мүмкіндігі оны бәсекеге жатпайтын ингибитор етеді. Бәсекеге жатпайтын ингибицияның ең көп таралған механизмі ингибитордың аллостерикалық орынға қайтымды байланысуын қамтиды, бірақ ингибитор басқа механизмдер арқылы да әрекет ете алады, соның ішінде белсенді орынға тікелей байланысу арқылы. Бұл бәсекелестік ингибициядан ингибитордың байланысуы субстраттың байланысуына кедергі келтірмейтінімен, керісінше, тек өнімнің пайда болуын уақытша тоқтататынымен ерекшеленеді. Бұл типтегі ингибиция катализатордың субстратқа бейімділігін өзгертпей, химиялық реакцияның максималды жылдамдығын төмендетеді (Кmapp – Михаэлис-Ментен кинетикасын қараңыз). Бәсекеге жатпайтын ингибитор қосылғанда Vmax өзгереді, ал Km өзгермейді. Линевевер-Бурк графигінде бәсекеге жатпайтын ингибитор қосылғанда Vmax төмендейді, бұл графикте еңіс пен y-түйіспесінің өзгеруімен көрсетіледі. Бәсекелестік және бәсекеге жатпайтын ингибиция арасындағы негізгі айырмашылық – бәсекелестік ингибиция субстраттың орнына ингибитордың байланысу қабілетіне әсер етеді, бұл ферменттің субстратқа бейімділігін төмендетеді. Бәсекеге жатпайтын ингибицияда ингибитор аллостерикалық орынға байланысады және фермент-субстрат кешенінің химиялық реакцияны жүзеге асыруына кедергі келтіреді. Бұл ферменттің (субстратқа) Km (бейімділігіне) әсер етпейді. Бәсекеге жатпайтын ингибиция бәсекеге жатпайтын ингибициядан субстраттың фермент-ингибитор кешеніне байланысуына және фермент-субстрат-ингибитор кешенін құруына мүмкіндік беретінімен ерекшеленеді, бұл бәсекеге жатпайтын ингибицияда болмайды, себебі ол аллостерикалық байланыс арқылы конформациялық өзгеріс тудырып, субстраттың фермент-ингибиторға байланысуына кедергі келтіреді.
Non competitive inhibition models a system where the inhibitor and the substrate may both be bound to the enzyme at any given time. When both the substrate and the inhibitor are bound, the enzyme substrate inhibitor complex cannot form product and can only be converted back to the enzyme substrate complex or the enzyme inhibitor complex. Non competitive inhibition is distinguished from general mixed inhibition in that the inhibitor has an equal affinity for the enzyme and the enzyme substrate complex. For example, in the enzyme catalyzed reactions of glycolysis, accumulation phosphoenol is catalyzed by pyruvate kinase into pyruvate. Alanine is an amino acid which is synthesized from pyruvate also inhibits the enzyme pyruvate kinase during glycolysis. Alanine is a non competitive inhibitor, therefore it binds away from the active site to the substrate in order for it to still be the final product. Another example of non competitive inhibition is given by glucose 6 phosphate inhibiting hexokinase in the brain. Carbons 2 and 4 on glucose 6 phosphate contain hydroxyl groups that attach along with the phosphate at carbon 6 to the enzyme inhibitor complex. The substrate and enzyme are different in their group combinations that an inhibitor attaches to. The ability of glucose 6 phosphate to bind at different places at the same time makes it a non competitive inhibitor. The most common mechanism of non competitive inhibition involves reversible binding of the inhibitor to an allosteric site, but it is possible for the inhibitor to operate via other means including direct binding to the active site. It differs from competitive inhibition in that the binding of the inhibitor does not prevent binding of substrate, and vice versa, but simply prevents product formation for a limited time. This type of inhibition reduces the maximum rate of a chemical reaction without changing the apparent binding affinity of the catalyst for the substrate (Kmapp – see Michaelis Menten kinetics). When a non competitive inhibitor is added the Vmax is changed, while the Km remains unchanged. According to the Lineweaver Burk plot the Vmax is reduced during the addition of a non competitive inhibitor, which is shown in the plot by a change in both the slope and y intercept when a non competitive inhibitor is added. The primary difference between competitive and non competitive is that competitive inhibition affects the substrate's ability to bind by binding an inhibitor in place of a substrate, which lowers the affinity of the enzyme for the substrate. In non competitive inhibition, the inhibitor binds to an allosteric site and prevents the enzyme substrate complex from performing a chemical reaction. This does not affect the Km (affinity) of the enzyme (for the substrate). Non competitive inhibition differs from uncompetitive inhibition in that it still allows the substrate to bind to the enzyme inhibitor complex and form an enzyme substrate inhibitor complex, this is not true in uncompetitive inhibition, it prevents the substrate from binding to the enzyme inhibitor through conformational change upon allosteric binding.
Мысал: CYP2C9 ферментінің бәсекеге қабілетті емес ингибиторлары
CYP2C9 ферментінің бәсекеге қабілетсіз тежеушілеріне нифедипин, траннилципромин, фенетил изотиоцианаты және 6-гидроксифлавон жатады. Компьютерлік модельдеу және жасалған мутанттар 6-гидроксифлавонның бәсекеге қабілетсіз байланысу орнының CYP2C9 ферментінің хабарланған аллостериялық байланысу орны екенін көрсетеді.
Noncompetitive inhibitors of CYP2C9 enzyme include nifedipine, tranylcypromine, phenethyl isothiocyanate, and 6 hydroxyflavone. Computer docking simulation and constructed mutants substituted indicate that the noncompetitive binding site of 6 hydroxyflavone is the reported allosteric binding site of CYP2C9 enzyme.