Інгібітори ферментів,типи інгібірування. Приклади ефектів фізіологічно активних сполук та ксенобіотиків як зворотних (конкурентних, неконкурентних) та незворотних інгібіторів

Під терміном «інгібування ферментативної активності» розуміють зниження каталітичної активності в присутності певних речовин – інгібіторів. До інгібіторів відносять речовини, що викликають зниження активності ферменту. Потрібно зазначити, що всі денатуруючі агенти також викликають зменшення швидкості будь-якої ферментативної реакції, внаслідок неспецифічної денатурації білкової молекули, тому денатуруючі агенти до інгібіторів не відносять.

Інгібітори викликають велику зацікавленість під час вивчення механізмів ферментативного каталізу, допомагають встановити роль окремих ферментів у метаболічних шляхах організму. В основі дії багатьох лікарських препаратів і отрут лежить інгібування активності ферментів, тому знання механізмів цього процесу є дуже важливим для молекулярної фармакології і токсикології.

Інгібітори здатні взаємодіяти з ферментами з різним ступенем міцності. На основі цього розрізняють зворотне і незворотне інгібування. За механізмом дії інгібітори поділяють на конкурентні й неконкурентні.

Зворотне інгібування

Зворотні інгібітори зв’язуються з ферментами слабкими нековалентними зв’язками і за певних умов легко відокремлюються від ферменту.

До конкурентного інгібування відносять зворотне зниження швидкості ферментативної реакції, викликане інгібітором, що зв’язався з активним центром ферменту й перешкоджає утворенню ферментсубстратного комплексу. Такий тип інгібування спостерігають, коли інгібітор є структурним аналогом субстрату. В результаті даного типу інгібування виникає конкуренція молекул субстрату та інгібітора за місце зв’язування в активному центрі ферменту. В такому випадку з ферментом взаємодіє або субстрат, або інгібітор, утворюючи комплекси фермент – субстрат (ES) або фермент – інгібітор (ЕІ). Внаслідок формування комплексу ферменту та інгібітора продукт реакції не утворюється

Для конкурентного типу інгібування справедливі наступні рівняння:

E + S ↔ ES → E + P

E + I ↔ EI

Класичний приклад конкурентного інгібування – інгібування сукцинат-дегідрогеназної реакції малоновою кислотою (рис. 22). Малонова кислота – структурний аналог сукцинату (наявність двох карбоксильних груп) і може також взаємодіяти з активним центром сукцинатдегідрогенази. Але відщеплення двох атомів водню від малонової кислоти є неможливим; отже, швидкість реакції знижується.

Конкурентні інгібітори зменшують швидкість хімічної реакції. Конкурентний інгібітор підвищує K_m для даного субстрату (зменшує спорідненість субстрату до ферменту). Це означає, що в присутності конкурентного інгібітора необхідна велика концентрація субстрату для досягнення 1/2V_max.

Збільшення співвідношення концентрації субстрату та інгібітора знижує ефективність інгібування. При значно вищих концентраціях субстрату інгібування повністю зникає, тому що активні центри усіх молекул ферменту будуть знаходитися переважно в комплексі з субстратом.