경쟁적 저해

경쟁적 저해는 저해제와 기질이 효소의 동일한 결합 부위를 놓고 경쟁하여 한 번에 하나만 활성 부위를 차지할 수 있을 때 발생합니다. 기질 농도가 높아지면 저해제를 능가할 수 있으므로, 경쟁적 저해는 겉보기 Km을 증가시키지만 최대 속도 Vmax는 변하지 않습니다.

Definition

경쟁적 저해는 가역적 저해의 한 형태로, 저해제가 기질과 상호 배타적으로 활성 부위 또는 그 근처의 자유 효소에 결합하여 Vmax를 변경하지 않고 겉보기 Km을 증가시킵니다.

Scope

이 항목은 경쟁적 저해제의 결합 논리, Michaelis-Menten 매개변수에 대한 특징적인 효과, 저해 상수 Ki, 그리고 경쟁적 저해가 다른 가역적 유형과 어떻게 구별되는지를 다룹니다. 이는 방법론적 및 생화학적 참고 자료이며 임상 지침이 아닙니다.

Core questions

• 기질 농도를 증가시키면 저해가 극복됩니까?
• 겉보기 Km이 증가하는 동안 Vmax는 유지됩니까?
• 저해제는 기질 부위에 비해 어디에 결합합니까?

Key concepts

• 저해제와 기질의 상호 배타적 결합
• 변하지 않는 Vmax, 증가된 겉보기 Km
• 저해 상수 (Ki)
• 과량의 기질에 의한 극복 가능성
• 1/v 축에서 교차하는 Lineweaver-Burk 선

Key theories

상호 배타적 결합 모델

경쟁적 저해는 저해제와 기질이 상호 배타적인 방식으로 자유 효소에 결합하는 것으로 모델링됩니다. 정상 상태 처리는 변하지 않는 Vmax와 (1 + [I]/Ki) 인자만큼 스케일링된 겉보기 Km을 예측합니다.

Mechanisms

경쟁적 저해제는 일반적으로 활성 부위 또는 그와 겹치는 부위에 자유 효소와 결합하여, 결합되어 있는 동안 기질 결합을 방해합니다. 결합은 가역적이고 상호 배타적이므로, 기질 농도를 높이면 평형이 효소-기질 복합체 쪽으로 이동하여 저해를 완전히 극복할 수 있습니다. 따라서 Vmax는 변하지 않는 반면 겉보기 Km은 (1 + [I]/Ki) 인자만큼 증가합니다 (Goldstein, 1944; Cornish-Bowden, 2012). 이중 역수(Lineweaver-Burk) 플롯에서 다른 저해제 농도에 대한 선들은 1/v 축에서 교차합니다. 경쟁적 저해제의 경우 Cheng-Prusoff 관계는 측정된 IC50을 Ki 및 기질 농도와 연결합니다 (Cheng & Prusoff, 1973).

Clinical relevance

많은 약물은 천연 기질과 유사하며 활성 부위를 놓고 경쟁하는 경쟁적 저해제입니다. 극복 가능성을 이해하는 것은 약물의 효과가 기질 또는 보조 인자 수준에 따라 달라질 수 있는 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다 (Copeland, 2013). 이 항목은 참고 및 교육을 위한 메커니즘을 설명하며 투여량 또는 치료 조언을 제공하지 않습니다.

History

경쟁적 저해와 다른 가역적 유형의 운동학적 구별은 1940년대에 효소 동역학의 정상 상태 프레임워크 내에서 공식화되었으며 (Goldstein, 1944), 경쟁적 저해제에 대한 실험적으로 편리한 IC50과 고유 상수 Ki 사이의 관계는 1973년 Cheng과 Prusoff에 의해 제시되었습니다 (Cheng & Prusoff, 1973).

Key figures

• Avram Goldstein
• Athel Cornish-Bowden
• Yung-Chi Cheng
• William Prusoff

Seminal works

• goldstein-1944
• cheng-prusoff-1973

Frequently asked questions

저해제가 경쟁적이라는 것을 어떻게 알 수 있습니까?

기질을 더 추가하면 저해가 극복되고, 최대 속도 Vmax는 변하지 않으며, 겉보기 Km이 증가합니다. 이중 역수 플롯에서 다른 저해제 수준에 대한 선들은 1/v 축에서 만납니다.

경쟁적 저해에서 Vmax가 동일하게 유지되는 이유는 무엇입니까?

매우 높은 기질 농도에서는 기질이 활성 부위를 놓고 저해제를 능가하기 때문에 효소가 여전히 최대 속도에 도달할 수 있기 때문입니다.