Inibição Enzimática

A inibição enzimática é a diminuição da atividade catalítica de uma enzima por uma molécula que se liga à enzima ou aos seus complexos. É um dos mecanismos centrais pelos quais as células regulam o metabolismo e pelos quais uma grande fração de fármacos e toxinas atua. Esta área orienta o leitor sobre como os inibidores são classificados, como o seu efeito é medido cineticamente e por que a inibição é importante na fisiologia e na terapêutica.

Definition

A inibição enzimática é a redução da taxa de uma reação catalisada por uma enzima, causada por um inibidor que se liga à enzima livre, ao complexo enzima-substrato, ou a ambos, diminuindo assim a eficiência catalítica aparente.

Scope

A área abrange a inibição reversível (tipos competitiva, não competitiva, acompetitiva e mista), a inativação irreversível e baseada no mecanismo, o controlo fisiológico das vias por inibição por feedback e os processos mais amplos de inativação e degradação enzimática. Trata estes tópicos como questões bioquímicas e metodológicas, e não como aconselhamento clínico prescritivo.

Sub-topics

• Inibição Competitiva
• Inativação e Degradação Enzimática
• Inibição por Feedback
• Inibição Enzimática Irreversível
• Inibição Não Competitiva

Core questions

• Um inibidor liga-se reversivelmente ou forma uma ligação covalente, essencialmente permanente?
• Quais constantes cinéticas (Km, Vmax) o inibidor altera, e o que isso revela sobre o seu sítio de ligação?
• Como a potência inibitória é quantificada (Ki, IC50, kinact/Ki) e comparada entre compostos?
• Como as células usam a inibição, especialmente a inibição por feedback, para regular o fluxo metabólico?

Key concepts

• Inibição reversível vs irreversível
• Inibição competitiva, não competitiva, acompetitiva e mista
• Constante de inibição (Ki) e IC50
• Inibição alostérica e do sítio ativo
• Inibição por feedback (produto final)
• Inativação baseada no mecanismo (suicida)
• Renovação e degradação enzimática

Key theories

Modelo cinético de estado estacionário da inibição

Os inibidores reversíveis são classificados pela forma como alteram os parâmetros de Michaelis-Menten: os inibidores competitivos aumentam o Km aparente sem alterar a Vmax, os inibidores não competitivos diminuem a Vmax sem alterar o Km, e os tipos acompetitivos e mistos alteram ambos. Métodos gráficos e de replotagem estimam a constante de inibição Ki.

Modelo alostérico (MWC) de regulação

O modelo de Monod-Wyman-Changeux explica como as enzimas reguladoras alternam entre conformações tensas e relaxadas, fornecendo uma base estrutural para a inibição por feedback e a inibição cooperativa em sítios distintos do sítio ativo.

Mechanisms

Os inibidores reversíveis ligam-se através de interações não covalentes e podem dissociar-se; a sua assinatura cinética depende de se ligam à enzima livre (competitiva), ao complexo enzima-substrato (acompetitiva) ou a ambos (não competitiva e mista), conforme capturado pela estrutura cinética de estado estacionário (Goldstein, 1944; Cornish-Bowden, 1974). Os inibidores irreversíveis formam ligações estáveis, frequentemente covalentes, e inativam progressivamente a enzima. As enzimas reguladoras respondem adicionalmente a inibidores em sítios alostéricos, e o modelo de Monod-Wyman-Changeux enquadra isto como uma mudança no equilíbrio conformacional (Monod, 1965). As células exploram tal regulação através da inibição por feedback, na qual o produto final de uma via inibe uma etapa inicial comprometida (Umbarger, 1956).

Clinical relevance

Muitos agentes terapêuticos e toxinas atuam como inibidores enzimáticos, e um conhecimento prático dos tipos de inibição é fundamental para descrever e comparar a sua potência, seletividade e duração de ação (Copeland, 2013). Esta entrada explica a base bioquímica de tais efeitos para referência e educação; não fornece dosagem ou orientação de tratamento individualizado.

History

O estudo quantitativo da inibição surgiu da cinética enzimática do início do século XX, com o tratamento em estado estacionário da competição inibidor-substrato formalizado na década de 1940 (Goldstein, 1944). O trabalho de meados do século sobre as vias biossintéticas revelou a inibição por feedback como um princípio regulador (Umbarger, 1956), e o modelo alostérico de 1965 forneceu uma explicação estrutural da regulação longe do sítio ativo (Monod, 1965). Métodos gráficos e computacionais posteriores refinaram a estimativa das constantes de inibição (Cornish-Bowden, 1974).

Key figures

• Jacques Monod
• Jean-Pierre Changeux
• H. Edwin Umbarger
• Athel Cornish-Bowden
• Avram Goldstein

Seminal works

• goldstein-1944
• monod-1965
• umbarger-1956
• cornish-bowden-1974

Frequently asked questions

Qual a diferença entre inibição reversível e irreversível?

Um inibidor reversível liga-se de forma não covalente e pode dissociar-se, de modo que a atividade retorna quando é removido; um inibidor irreversível forma uma ligação estável, geralmente covalente, e inativa permanentemente a enzima até que uma nova enzima seja produzida.

Como a força de um inibidor é medida?

Os inibidores reversíveis são caracterizados por uma constante de inibição (Ki) ou uma IC50, a concentração que causa 50 por cento de inibição; os inibidores irreversíveis são caracterizados pela taxa de inativação em relação à ligação (kinact/Ki).