Inibizione enzimatica
Un inibitore è una sostanza che interferisce con l’attività di un enzima e rallenta la velocità della reazione catalizzata.
L’inibizione può essere irreversibile o reversibile.
Nell’inibizione irreversibile:
- l’inibitore si lega con un legame covalente all’enzima;
- questo legame determina la distruzione di alcuni gruppi funzionali dell’enzima;
- si ha inattivazione dell’enzima;
- non si rigenera l’enzima originario.
Nell’inibizione reversibile:
- l’inibitore si lega con un legame non covalente all’enzima;
- l’inibitore si può dissociare dall’enzima;
- si rigenera l’enzima originario.
Inibizione reversibile
Gli inibitori reversibili possono essere suddivisi in due classi principali, in base ai siti sulla molecola di enzima ai quali si legano.
Gli inibitori di tipo competitivo si legano al sito attivo.
Gli inibitori di tipo non competitivo si legano ad un sito diverso dal sito attivo.
La presenza dell’inibitore reversibile determina una variazione dei parametri cinetici della reazione enzimatica.
I dati ottenuti in assenza o in presenza dell’inibitore possono essere riportati in un grafico dei doppi reciproci.
Inibizione competitiva
Nell’inibizione competitiva:
- l’inibitore ha una struttura molecolare molto simile a quella del substrato;
- l’inibitore si lega al sito attivo;
- l’inibitore compete con il substrato per il legame al sito attivo.
Sul sito attivo si lega il substrato o l’inibitore ma mai entrambi.
E + S ⇆ ES → E + P ……….. La catalisi avviene
E + I ⇆ EI ……………………… La catalisi non avviene
Cinetica enzimatica in presenza di inibitore competitivo
In presenza di un inibitore competitivo l’equazione di Michaelis-Menten risulta modificata (Figura 1).
La velocità massima (Vmax) viene raggiunta ma a concentrazioni maggiori di substrato.
L’effetto dell’inibitore competitivo può essere soppresso se la concentrazione del substrato aumenta.
I parametri cinetici della reazione risultano così modificati:
- Km aumenta;
- Vmax rimane costante;
- pendenza della retta aumenta.
Fig. 1 Rappresentazione grafica della cinetica di una reazione enzimatica in presenza di un inibitore competitivo
Inibizione non competitiva
Nell’inibizione non competitiva:
- l’inibitore si lega ad un sito diverso dal sito attivo;
- il substrato può legarsi al sito attivo;
- l’inibitore determina una modificazione della struttura dell’enzima nelle vicinanze del sito attivo tale da impedire la catalisi.
In base alla modalità con la quale l’inibitore si lega all’enzima, l’inibizione non competitiva si suddivide in:
- incompetitiva;
- mista.
Inibizione incompetitiva
Nell’inibizione incompetitiva l’inibitore si lega solo al complesso enzima/substrato (ES) e non all’enzima libero.
E + S ⇆ ES → E + P …….. La catalisi avviene
E + S ⇆ ES + I ⇆ ESI …… La catalisi non avviene
Nel caso dell’inibizione incompetitiva l’equazione di Michaelis-Menten risulta modificata (Figura 2).
I parametri cinetici della reazione risultano così modificati:
- Km diminuisce;
- Vmax diminuisce;
- pendenza della retta rimane costante.
Fig. 2 Rappresentazione grafica della cinetica di una reazione enzimatica in presenza di un inibitore incompetitivo
Inibizione mista
Nell’inibizione mista l’inibitore si può legare sia all’enzima libero E che al complesso enzima/substrato (ES):
E + S ⇆ ES → E + P ……. La catalisi avviene
E + S ⇆ ES + I ⇆ ESI …. La catalisi non avviene
E + I ⇆ EI + S ⇆ ESI ….. La catalisi non avviene
Nel caso dell’inibizione mista l’equazione di Michaelis-Menten risulta modificata (Figura 3).
I parametri cinetici della reazione risultano così modificati:
- Km aumenta;
- Vmax diminuisce;
- pendenza aumenta.
Fig. 3 Rappresentazione grafica di una reazione enzimatica in presenza di un inibitore misto
Inibitori come farmaci
Per la terapia di molte malattie si utilizzano come farmaci molecole che funzionano come inibitori di enzimi specifici:
- antibiotici;
- farmaci antitumorali;
- farmaci antivirali;
- acido acetilsalicilico;
- statine.
Le lezioni del Corso
1. Struttura degli amminoacidi e legame peptidico
3. Proteine fibrose e proteine globulari (collageno e mioglobina)
4. Emoglobina e legame all'ossigeno
5. Proprietà generali degli enzimi e cinetica enzimatica
7. Regolazione dell'attività enzimatica
8. Coenzimi
9. Significato generale del metabolismo intermedio
10. Metabolismo dei carboidrati. Glicolisi e destino metabolico del...
12. Trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa
14. Gluconeogenesi
17. Sintesi degli acidi grassi
18. Metabolismo del colesterolo. Lipoproteine e trasporto dei lipid...
19. Principali reazioni del catabolismo delle proteine. Degradazion...
