Неконкурентное ингибирование

Неконкурентное ингибирование происходит, когда ингибитор связывается с участком, отличным от активного центра, и снижает катализ независимо от того, связан ли субстрат. В своей классической форме оно снижает максимальную скорость Vmax, оставляя кажущуюся Km неизменной, поскольку добавление большего количества субстрата не может вытеснить ингибитор, который не конкурирует за активный центр.

Definition

Неконкурентное ингибирование — это форма обратимого ингибирования, при которой ингибитор связывается с одинаковым сродством как со свободным ферментом, так и с фермент-субстратным комплексом в участке, отличном от активного центра, снижая Vmax, но оставляя кажущуюся Km неизменной; смешанное ингибирование является более общим случаем, когда два сродства различаются.

Scope

Статья охватывает логику связывания неконкурентного и более широкого смешанного ингибирования, их влияние на параметры Михаэлиса-Ментен и то, как они кинетически отличаются от конкурентного ингибирования. Это биохимический и методологический справочник, а не клиническое руководство.

Core questions

• Связывается ли ингибитор с участком, отличным от активного центра?
• Снижается ли Vmax, в то время как кажущаяся Km остается неизменной (чисто неконкурентное) или также изменяется (смешанное)?
• Может ли избыток субстрата преодолеть ингибирование?

Key concepts

• Связывание в участке, отличном от активного центра
• Сниженная Vmax, неизменная кажущаяся Km (чисто неконкурентное)
• Смешанное ингибирование как общий случай
• Непреодолимость избытком субстрата
• Линии Лайнуивера-Берка, пересекающиеся на оси 1/[S]

Key theories

Модель не-взаимоисключающего связывания

При чистом неконкурентном ингибировании ингибитор связывается со свободным ферментом и фермент-субстратным комплексом с одинаковым сродством, поэтому связывание субстрата и ингибитора независимы; обработка в стационарном состоянии предсказывает неизменную Km и Vmax, сниженную в 1/(1 + [I]/Ki) раз. Смешанное ингибирование обобщает это на случай неравных сродств.

Mechanisms

Неконкурентный ингибитор связывается с участком, отличным от активного центра, и может связываться как со свободным ферментом, так и с фермент-субстратным комплексом. В чистом случае два события связывания независимы, поэтому ингибитор снижает эффективную концентрацию активного фермента: Vmax падает в 1/(1 + [I]/Ki) раз, в то время как кажущаяся Km остается неизменной, и ингибирование не может быть преодолено добавлением субстрата (Cornish-Bowden, 1974; Cornish-Bowden, 2012). На двойном обратном графике линии для различных концентраций ингибитора пересекаются на оси 1/[S]. Смешанное ингибирование — это общий случай, при котором ингибитор связывается со свободным ферментом и комплексом с различным сродством, изменяя как Km, так и Vmax. Связывание с регуляторным участком связывает неконкурентное поведение с аллостерическими моделями конформационных изменений (Monod, 1965).

Clinical relevance

Ингибиторы, действующие вне активного центра, могут быть высокоселективными и не преодолеваются накоплением субстрата, что является свойством, имеющим отношение к тому, как их эффекты описываются фармакологически (Copeland, 2013). Эта статья объясняет механизм для справки и образования и не предоставляет рекомендаций по дозировке или лечению.

History

Кинетическое разделение неконкурентного, неконкурентного (uncompetitive) и смешанного ингибирования, а также удобные графические методы для оценки их констант ингибирования были объединены в литературе по ферментативной кинетике, включая метод перестроения Корниша-Боудена 1974 года (Cornish-Bowden, 1974). Аллостерическая модель Моно, Уаймена и Шанжё предоставила структурное обоснование ингибирования в участках, отличных от активного центра (Monod, 1965).

Key figures

• Athel Cornish-Bowden
• Jacques Monod
• Jean-Pierre Changeux

Seminal works

• cornish-bowden-1974
• monod-1965

Frequently asked questions

Чем неконкурентное ингибирование отличается от конкурентного ингибирования?

Конкурентный ингибитор связывается с активным центром и повышает Km, оставляя Vmax неизменной, и преодолевается избытком субстрата; чистый неконкурентный ингибитор связывается в другом месте, снижает Vmax, оставляя Km неизменной, и не может быть преодолен добавлением субстрата.

Что такое смешанное ингибирование?

Смешанное ингибирование — это общий случай, при котором ингибитор связывается со свободным ферментом и фермент-субстратным комплексом с различным сродством, поэтому изменяются как кажущаяся Km, так и Vmax; чисто неконкурентное ингибирование — это частный случай, когда два сродства равны.