Alosterická inhibícia (nekompetitívna inhibícia)

V alosterická inhibícia alebo nekompetitívna inhibícia Inhibítory sa viažu na alosterické centrum enzýmu a tak znižujú jeho aktivitu. Väzba vedie k zmene konformácie, ktorá čiastočne alebo úplne blokuje funkciu enzýmu. Alosterická inhibícia sa považuje za terapiu rakoviny.

Čo je alosterická inhibícia?

Inhibícia sa v medicíne používa na opis spomalenia, oneskorenia alebo blokovania biologických procesov. Akcia sa môže zastaviť kvôli inhibícii. V biochémii inhibícia obvykle zodpovedá inhibícii enzýmu. Tento typ inhibície môže byť buď kompetitívny alebo nekompetitívny. Nekompetitívna inhibícia je tiež známa ako alosterická inhibícia.

Cieľom tohto typu inhibície je viazať inhibítory mimo aktívnych centier procesov, ktoré sa majú inhibovať. Použité inhibítory a ich väzby majú negatívny vplyv na funkciu enzýmu zapojeného do procesu. Použité inhibítory sa tiež označujú ako alosterické efektory a na rozdiel od konkurenčnej inhibície enzýmov sa nehromadí v aktívnom centre procesu, ale na iných miestach príslušného enzýmu. Sú umiestnené v alosterickom centre enzýmu a týmto spôsobom menia svoju konformáciu. Táto zmena v konformácii znemožňuje enzýmu viazať substrát na aktívne miesto alebo aspoň sťažuje.

Funkcia a úloha

Enzýmy sú podstatnou súčasťou každého organizmu. Vlastné látky tela sa podieľajú na všetkých metabolických procesoch a katalyzujú väčšinu biochemických reakcií. Bunky tela potrebujú určité mechanizmy na reguláciu enzymatických procesov, aby ovplyvnili špecifickú aktivitu enzýmov.

Enzýmy sa často aktivujú modifikáciami a ich aktivita je regulovaná. Väzba na určité látky môže tiež zohrávať úlohu pri regulácii enzýmových aktivít. Väzbové látky sa tiež nazývajú efektory, ktoré sa v závislosti od svojho účinku na enzým nazývajú buď aktivátory alebo inhibítory. Aktivátory zvyšujú enzymatickú aktivitu a podporujú pridruženú reakciu. Inhibítory znižujú enzymatické aktivity a inhibujú príslušné reakcie.

Inhibítory v aktívnom centre enzýmu spôsobujú tzv. Kompetitívnu inhibíciu a obsadzujú väzobné miesta aktívneho centra. V prípade nekompetitívnej inhibície sa inhibítor viaže na alosterické centrum určitého enzýmu, a tak spôsobuje štrukturálnu zmenu v aktívnom centre. V dôsledku týchto procesov enzým čiastočne alebo úplne stráca svoju funkciu. Inhibícia spätnej väzby alebo inhibícia konečného produktu je špeciálnou formou tohto typu inhibície. Produkt syntetických reťazcov alostericky inhibuje enzým zapojený do syntézy.

Všetky typy alosterickej inhibície sa môžu zvrátiť. Tento proces zodpovedá odstráneniu alostrických efektorov. Akákoľvek nekompetitívna inhibícia je založená na väzbe inhibítora I na alosterické centrum enzýmu E. Táto väzba neovplyvňuje väzbu substrátu. Inhibítor sa môže viazať nielen na voľný enzým, ale aj na komplex enzým-substrát, pretože sa nemusí viazať na väzbovú časť enzýmu. Príslušný substrát tiež reaguje analogicky s komplexom enzým-inhibítor. Vytvorený komplex enzým-inhibítor-substrát však nerozštiepi výsledný produkt. V jednotlivých prípadoch nekompetitívnej inhibície sa špecifické správanie inhibítorov môže viac alebo menej odchyľovať od normálneho prípadu.

Choroby a choroby

Inhibícia enzymatických procesov je dôležitým typom regulácie v ľudskom tele. Môžu ich narušiť napríklad genetické defekty, najmä mutácie. Takéto mutácie môžu ovplyvniť rôzne stavebné bloky v ľudskom tele, ktoré hrajú úlohu pri inhibícii enzýmov. Dôsledky nebránenia sa môžu líšiť.

Napríklad zvýšené hladiny kyseliny močovej môžu byť spojené s poruchami enzymatickej inhibície. Ak sa koncentrácia kyseliny močovej v krvi zvýši a močom sa nevylučuje dostatočné množstvo, vylučujú sa soli do kĺbov a môžu tak podporovať tvorbu dnavých uzlín. Kryštály kyseliny močovej spôsobujú zápalové reakcie na vnútornej koži kĺbov, pretože sú spojené s akútnym záchvatom dny. Zvýšená kyselina močová sa dá pripísať defektu v alosterickej inhibícii, čo podporuje zvýšenú biosyntézu tzv. Purínových nukleotidov.

Alosterické inhibície nie sú len základom rôznych chorôb, ale v súčasnosti sa tiež používajú v medicíne na terapeutické účely. Napríklad alosterická inhibícia BCR-ABL je súčasným terapeutickým princípom leukémie pozitívnej na chromozómy. Moderná medicína tiež používa princíp alosterickej inhibície v iných oblastiach liečby rakoviny. Vedci v súčasnosti hľadajú inhibítory v kontexte výskumu rakoviny. V tejto súvislosti výskumné skupiny v USA napríklad objavili proteíny Ral, ktoré sa javia ako zvlášť zaujímavé pre výskum rakoviny. Zatiaľ však nie je možné hovoriť o použiteľnej droge. Avšak alosterická nekompetitívna inhibícia je oblasťou, ktorá pomôže formovať budúcnosť liečby rakoviny.