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7.12: Cinétique enzymatique
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Enzyme Inhibition
 
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7.12: Enzyme Inhibition

7.12: Cinétique enzymatique

Inhibitors are molecules that reduce enzyme activity by binding to the enzyme. In a normally functioning cell, enzymes are regulated by a variety of inhibitors. Drugs and other toxins can also inhibit enzymes. Some inhibitors bind to the enzyme’s active site, while others inhibit enzymatic activity by binding to other sites on the protein structure.

Competitive inhibitors occupy the active site of enzymes, making them unable to accommodate the substrate. However, sufficiently high concentrations of the substrate can outcompete the inhibitor; as a result, competitive inhibitors slow an enzymes initial reaction rate but do not impact the enzyme’s maximum rate. One example of a competitive inhibitor is the drug disulfiram, used to treat chronic alcoholism. When alcohol is ingested, it is normally converted to acetaldehyde, which is then converted to acetyl coenzyme A by acetaldehyde dehydrogenase. Disulfiram binds to and occupies the active site of acetaldehyde dehydrogenase, making the enzyme unable to perform this conversion. As a result, a patient taking disulfiram immediately begins to experience hangover-like symptoms, such as headache, thereby decreasing alcohol consumption.

Noncompetitive inhibitors bind to distinct sites on the enzyme, away from the active site. These are called allosteric sites and when molecules bind to them, the shape of the active site is changed such that the enzyme has a lower affinity for the substrate. Because noncompetitive inhibitors do not occupy the active site, the presence of additional substrate is unable to overcome noncompetitive inhibition and the enzyme is unable to achieve its maximum reaction rate.

Covalent binding between an inhibitor and an enzyme is usually irreversible, as in the case of some toxins. Most regulatory inhibitors normally active in the cell interact with enzymes by weak interactions. This type of binding is reversible and useful for the regulation of metabolic processes. The exploration of new molecules to competitively and non-competitively inhibit enzymes regulating cell growth in cancer is an active area of research.

Les inhibiteurs sont des molécules qui réduisent l’activité enzymatique en se liant à l’enzyme. Dans une cellule qui fonctionne normalement, les enzymes sont régulées par une variété d’inhibiteurs. Les médicaments et autres toxines peuvent également inhiber les enzymes. Certains inhibiteurs se lient au site actif de l’enzyme, tandis que d’autres inhibent l’activité enzymatique en se liant à d’autres sites de la structure protéique.

Les inhibiteurs compétitifs occupent le site actif des enzymes, ce qui les rend incapables d’accommoder le substrat. Cependant, des concentrations suffisamment élevées du substrat peuvent surpasser l’inhibiteur; par conséquent, les inhibiteurs concurrentiels ralentissent le taux de réaction initial d’une enzyme, mais n’ont pas d’impact sur le taux maximal de l’enzyme. Un exemple d’un inhibiteur concurrentiel est le disulfiram de drogue, employé pour traiter l’alcoolisme chronique. Lorsque l’alcool est ingéré, il est normalement converti en acétaldéhyde, qui est ensuite converti en coenzyme acétyle A par l’acétaldéhyde déshydrogénase. Disulfiram se lie et occupe le site actif de l’acétaldéhyde déshydrogénase, ce qui rend l’enzyme incapable d’effectuer cette conversion. En conséquence, un patient prenant le dislfiram commence immédiatement à éprouver des symptômes de gueule de bois-comme, tels que le mal de tête, diminuant ainsi la consommation d’alcool.

Les inhibiteurs non concurrentiels se lient à des sites distincts sur l’enzyme, loin du site actif. Ceux-ci sont appelés sites allostériques et lorsque les molécules se lient à eux, la forme du site actif est changée de sorte que l’enzyme a une affinité plus faible pour le substrat. Comme les inhibiteurs non concurrentiels n’occupent pas le site actif, la présence d’un substrat supplémentaire est incapable de surmonter l’inhibition non compétitive et l’enzyme est incapable d’atteindre son taux de réaction maximal.

La liaison covalente entre un inhibiteur et une enzyme est généralement irréversible, comme dans le cas de certaines toxines. La plupart des inhibiteurs régulateurs normalement actifs dans la cellule interagissent avec les enzymes par de faibles interactions. Ce type de liaison est réversible et utile pour la régulation des processus métaboliques. L’exploration de nouvelles molécules pour inhiber de façon compétitive et non compétitive les enzymes régulant la croissance cellulaire dans le cancer est un domaine de recherche actif.


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