Смешанное ингибирование

возможного механизма неконкурентного ингибирования, своего рода смешанного ингибирования.

Смешанное ингибирование представляет собой тип ингибирования фермента, при котором ингибитор может связываться с ферментом независимо от того, связал ли фермент уже субстрат или нет, но имеет большее сродство к тому или иному состоянию. Он называется «смешанным», потому что его можно рассматривать как концептуальную «смесь» конкурентного ингибирования, в которой ингибитор может связывать фермент только в том случае, если субстрат еще не связался, и неконкурентное ингибирование, в котором ингибитор может связывать фермент только в том случае, если субстрат уже связался. Если способность ингибитора связывать фермент точно такая же, независимо от того, связал ли фермент уже субстрат или нет, он известен как неконкурентный ингибитор. Неконкурентное торможение иногда рассматривается как частный случай смешанного торможения.

При смешанном ингибировании ингибитор связывается с аллостерическим сайтом, то есть сайтом, отличным от активного сайта, с которым связывается субстрат. Однако не все ингибиторы, которые связываются в аллостерических сайтах, являются смешанными ингибиторами.

Смешанное ингибирование может привести к:

• уменьшению видимого сродства фермента к субстрату (значение Km, по-видимому, увеличивается; $K\; m\; app>K\; m\; \{\backslash \; displaystyle\; K\_\; \{m\; \}\; ^\; \{\backslash \; text\; \{app\}\}>K\_\; \{m\}\}$) - наблюдается в тех случаях, когда ингибитор способствует связыванию со свободным ферментом. Более точно имитирует конкурентное связывание .
• Увеличение кажущейся аффинности фермента для субстрата (значение Km, по-видимому, уменьшается; ) - наблюдается в случаях, когда ингибитор способствует связыванию с комплексом фермент-субстрат. Более точно имитирует неконкурентоспособный связывание .

В любом случае ингибирование снижает кажущуюся максимальную скорость ферментативной реакции ().

Математически, смешанное ингибирование происходит, когда факторы α и α '(введенные в Michaelis- Уравнение Ментена для учета конкуренции и неконкурентное ингибирование, соответственно) оба больше 1.

В особом случае, когда α = α ', происходит неконкурентное ингибирование, и в этом случае $V\; maxapp\; \{\backslash \; displaystyle\; V\_\; \{max\}\; ^\; \{app\}\}$уменьшается, но $K\; m\; \{\backslash \; displaystyle\; K\_\; \{m\}\}$не изменяется. На практике это очень необычно.

В глюконеогенезе фермент cPEPCK (цистолическая фосфоенолпируваткарбоксикиназа ) отвечает за преобразование оксалоацетат в фосфоенолпировиноградную кислоту или PEP, когда присутствует гуанозинтрифосфат, GTP. Этот этап является исключительным для глюконеогенеза, который происходит при голодании из-за истощения организма глюкозой. Известно, что cPEPCK регулируется Genistein, изофлавоном, который в природе встречается в ряде растений. Впервые было доказано, что генистеин подавляет активность cPEPCK. В одном исследовании присутствие этого изофлавона привело к снижению уровня сахара в крови. Пониженный уровень сахара в крови означает, что в крови меньше глюкозы. Если это происходит у голодающего субъекта, это происходит из-за того, что глюконеогенез был подавлен, предотвращая повышенное производство глюкозы. Способность генистеина снижать уровень сахара в крови человека позволяет называть его антидиабетическим свойством. Механизм, в котором генистеин ингибирует фермент cPEPCK, был дополнительно оценен. Сначала cPEPCK помещали в присутствие 3-меркаптопропионовой кислоты или 3-MPA, известного ингибитора фермента. Его сравнивали с результатами помещения cPEPCK в присутствие генистеина, которые показали, что для снижения активности cPEPCK использовался механизм смешанного ингибирования. cPEPCK претерпевает несколько конфигураций, катализируя образование PEP. Он может быть несвязанным, привязанным к GDP или привязанным к GTP. Был проведен эксперимент по изучению сродства к генистеину в этих различных конфигурациях. Было обнаружено, что гейнштейн предпочитает связывание cPEPCK со связанным GTP, чем фермент со связанным GDP, который оказался менее стабильным. Это произошло потому, что связанная с GTP cPEPCK обнаружила расширенный сайт связывания для генистеина. Это тот же сайт связывания, что и предполагаемый субстрат фермента, оксалоацетат, в то время как в других конфигурациях этого не происходило в присутствии генистеина. Это свидетельствует о том, что механизм ингибирования cPEPCK генистеином представляет собой смесь конкурентного и неконкурентного ингибирования.

A калликреин представляет собой тип сериновой протеазы, которая расщепляет пептидные связи после определенных аминокислот в белке. Эти 15 калликреинов, от KLK1 до KLK15, обнаруживаются в тканях человека. Способность этой молекулы расщеплять белки приводит к эффективной активации рецепторов клеточной поверхности, что делает их важнейшими элементами многих путей передачи биологических сигналов и их амплификации с помощью каскадов. Это семейство сериновых протеаз часто является биомаркером заболеваний и, следовательно, становится мишенью для ингибирования. Ингибирование этих калликреинов приводит к возможной терапии таких заболеваний, как метастатический рак или болезнь Альцгеймера. Фукугетин, или (+) - мореллофлавон, представляет собой тип растения бифлавоноид, выделенный из Garcinia brasiliensis. После выделения фукугетина в него помещали KLK1, KLK2, KLK3, KLK4, KLK5, KLK6, и KLK7 в различных концентрациях. Это позволило провести анализ кинетики фермента путем определения параметров Km и Vmax. С помощью модели кинетики Михаэлиса-Ментен была построена диаграмма Иди-Хофсти. Он подтвердил, что фукугетин действует как смешанный ингибитор, проявляя различное, но имеющееся сродство к ферменту одному и комплексу фермент-субстрат. Анализируя кинетику, фукугетин снижает Vmax, в то время как он увеличивает Km для этих KLK. Обычно в конкурентном ингибировании Vmax остается неизменным, в то время как Km увеличивается, а в неконкурентном ингибировании Vmax уменьшается, в то время как Km остается прежним. Изменение обеих этих переменных - еще один результат, согласующийся с эффектами смешанного ингибитора.

.