Inhibice enzymů

Existuje mnoho látek schopných ovlivnit funkci enzymu ve smyslu zvýšení (aktivátory) nebo snížení (inhibitory) jeho aktivity. Právě inhibice enzymové aktivity patří k jednomu z nejdůležitějších regulačních mechanismů v živých systémech. Na inhibici specifických enzymů metabolických drah je založeno i působení mnoha léků. Proto je důležité znát inhibiční mechanismus jejich působení, který má vliv například na možnosti neutralizace jejich účinku. Na základě vratnosti efektu existují dvě hlavní formy inhibice:

1.  Reverzibilní inhibice,
2.  Ireverzibilní inhibice.

Reverzibilní inhibice

Reverzibilní (vratná) inhibice může být potlačena. Inhibitor se váže nekovalentně (slabými chemickými vazbami) buď do aktivního místa enzymu, nebo mimo něj. Efekt inhibitoru se dá odstranit například zvýšenou nabídkou substrátu nebo dialýzou.

Kompetitivní inhibice

Kompetitivní inhibitor soutěží s molekulou substrátu o aktivní místo enzymu. Jedná se tedy často o látky strukturně podobné molekule substrátu, ale neschopné podstoupit enzymem katalyzovanou reakci – inhibitor se na enzym jen naváže. Zvýšením koncentrace substrátu lze inhibici vytěsněním inhibitoru z aktivního místa potlačit.

Kompetitivní inhibitor neovlivňuje v_max, jen oddaluje její dosažení (musí dojít k vytěsnění inhibitoru zvýšenou koncentrací substrátu). K_M se tedy zvyšuje (zdánlivě je snížená afinita enzymu k substrátu).

Graf závislosti v_max na koncentraci substrátu

Nekompetitivní inhibice

Při nekompetitivní inhibici se inhibitor váže mimo vazebné místo pro substrát. Toto místo někdy bývá označováno jako modulační. Vazbou změní konformaci enzymu tak, že ovlivní i konformaci aktivního místa. Tím je znemožněna vazba substrátu. Inhibice se zvýšením koncentrace substrátu potlačit nedá, protože substrát nemá tendenci k vazbě na místo modulační (nedochází tedy k boji – kompetici o vazebné místo). Tuto inhibici lze zrušit jen odstraněním inhibitoru (např. dialýzou).

Protože žádný z komplexů enzym-inhibitor (případně ani enzym-inhibitor-substrát) není katalyticky aktivní, sníží se celkové množství enzymu dostupného pro substrát. Tím dojde ke snížení v_max reakce. K_M se v tomto případě nemění.

Akompetitivní inhibice

Jedná se o inhibici, při níž se inhibitor váže pouze na komplex enzym-substrát. Vzniká tak ternární komplex enzym-inhibitor-substrát.

Dochází ke snížení v_max (obsazené komplexy jsou enzymaticky neúčinné) i K_M, ale jejich vzájemný poměr se nemění. Inhibitor je při nízké koncentraci substrátu velmi málo účinný, protože nemá dostatek komplexů ES, na které by se mohl navázat.

Ireverzibilní inhibice

V průběhu této inhibice označované také jako nevratná dochází ke kovalentní modifikaci molekuly enzymu. Inhibitor se kovalentně naváže do aktivního místa enzymu nebo mimo něj, a proto není možné inhibici odstranit (například dialýzou nebo zvýšením koncentrace substrátu).

Jako příklad slouží těžké kovy (Ag⁺, Hg²⁺,…) nebo organofosfáty a z nich odvozené nervové plyny jako sarin a tabun.

Dalším popisovaným jevem je inhibice nadbytkem substrátu. Při příliš vysoké koncentraci substrátu totiž dochází k boji o vazebné místo mezi jeho molekulami navzájem. To se na grafu projeví mírným snížením v_max v oblasti vyšší koncentrace substrátu.