Inibição Enzimática Irreversível

A inibição enzimática irreversível ocorre quando um inibidor forma uma ligação estável, geralmente covalente, com a enzima, abolindo permanentemente sua atividade. Ao contrário dos inibidores reversíveis, os inibidores irreversíveis não podem simplesmente se dissociar, de modo que a atividade é restaurada apenas quando a célula sintetiza uma nova enzima.

Definition

A inibição irreversível é a inativação de uma enzima por um inibidor que forma uma ligação estável, tipicamente covalente, com ela, produzindo uma perda de atividade catalítica dependente do tempo e essencialmente permanente.

Scope

O verbete aborda a inativação covalente, o caso especial dos inibidores baseados no mecanismo (suicidas) e como a inibição irreversível é caracterizada cineticamente pela taxa de inativação, e não por uma constante de equilíbrio. É uma referência bioquímica e metodológica, não uma orientação clínica.

Core questions

• O inibidor forma uma ligação covalente e a perda de atividade é dependente do tempo?
• O inibidor é reativo por si só ou é ativado pela própria maquinaria catalítica da enzima (baseado no mecanismo)?
• Como a potência é descrita quando não existe equilíbrio de ligação?

Key concepts

• Formação de ligação covalente
• Perda de atividade dependente do tempo (progressiva)
• Métrica de potência kinact/Ki
• Inibidores baseados no mecanismo (suicidas)
• A recuperação requer síntese de enzima de novo

Key theories

Cinética da inativação dependente do tempo

A inibição irreversível é modelada como uma ligação reversível inicial seguida por uma etapa química irreversível; a potência é descrita pela constante de taxa de segunda ordem kinact/Ki (ou kinact/KI), conforme formalizado na análise de Kitz-Wilson da inativação dependente do tempo.

Inativação baseada no mecanismo (suicida)

Um inibidor baseado no mecanismo é um análogo de substrato não reativo que a enzima converte em uma espécie reativa em seu próprio sítio ativo, que então forma uma ligação covalente e inativa a enzima, conferindo alta seletividade ao alvo.

Mechanisms

Um inibidor irreversível tipicamente se liga à enzima de forma reversível e então sofre uma etapa química irreversível, mais frequentemente formando uma ligação covalente com um resíduo do sítio ativo, de modo que a atividade é perdida progressivamente ao longo do tempo e é descrita por uma constante de taxa de inativação, e não por um Ki de equilíbrio; o tratamento de Kitz-Wilson da inativação da acetilcolinesterase estabeleceu essa estrutura cinética (Kitz & Wilson, 1962). Inibidores baseados no mecanismo, ou suicidas, são não reativos até que a própria ação catalítica da enzima os converta em um intermediário reativo no sítio ativo, que então se liga covalentemente, conferindo seletividade para a enzima alvo (Rando, 1977). A inativação covalente é explorada em muitas classes de proteases e outras enzimas (Powers et al., 2002). Como a ligação é estável, a atividade retorna apenas à medida que uma nova enzima é sintetizada.

Clinical relevance

Várias classes de medicamentos amplamente utilizadas atuam como inibidores irreversíveis ou baseados no mecanismo, e sua característica distintiva é uma duração de ação governada pela ressíntese enzimática, e não pela depuração do medicamento (Copeland, 2013). Este verbete explica o mecanismo para referência e educação e não fornece conselhos de dosagem ou tratamento.

History

A inativação covalente de enzimas foi intensamente estudada através do trabalho sobre a acetilcolinesterase e agentes organofosforados, com Kitz e Wilson fornecendo uma análise cinética influente da inativação dependente do tempo em 1962 (Kitz & Wilson, 1962). O conceito de inibidores baseados no mecanismo, projetados para serem ativados pela própria enzima alvo, foi articulado na década de 1970 (Rando, 1977) e posteriormente pesquisado em classes de proteases (Powers et al., 2002).

Key figures

• Irwin B. Wilson
• Richard Kitz
• Robert R. Rando
• James C. Powers

Seminal works

• kitz-wilson-1962
• rando-1977
• powers-2002

Frequently asked questions

Por que a inibição irreversível é descrita por uma taxa em vez de uma constante de inibição?

Como o inibidor forma uma ligação covalente estável em vez de atingir um equilíbrio de ligação, a potência é capturada pela rapidez com que a enzima é inativada, resumida pela constante de taxa de segunda ordem kinact/Ki.

O que torna um inibidor baseado no mecanismo (suicida) seletivo?

Ele é quimicamente não reativo até que a própria maquinaria catalítica da enzima alvo o converta em uma espécie reativa no sítio ativo, de modo que ele inativa preferencialmente a enzima que o processa.