Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

7.12: Enzymkinetiek
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Enzyme Inhibition
 
TRANSCRIPT

7.12: Enzyme Inhibition

7.12: Enzymkinetiek

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.

Remmers zijn moleculen die de enzymactiviteit verminderen door zich aan het enzym te binden. In een normaal functionerende cel worden enzymen gereguleerd door een verscheidenheid aan remmers. Medicijnen en andere gifstoffen kunnen ook enzymen remmen. Sommige remmers binden zich aan de actieve plaats van het enzym, terwijl andere de enzymatische activiteit remmen door te binden aan andere plaatsen op de eiwitstructuur.

Competitieve remmers bezetten de actieve plaats van enzymen, waardoor ze het substraat niet kunnen opnemen. Voldoende hoge concentraties van het substraat kunnen echter de remmer overtreffen; als resultaat vertragen competitieve remmers de aanvankelijke reactiesnelheid van de enzymen, maar hebben ze geen invloed op de maximale snelheid van het enzym. Een voorbeeld van een competitieve remmer is het medicijn disulfiram, dat wordt gebruikt om chronisch alcoholisme te behandelen. Wanneer alcohol wordt ingenomen, wordt het normaal gesproken omgezet in aceetaldehyde, dat vervolgens wordt omgezet in acetylco-enzym A door aceetaldehydedehydrogenase. Disulfiram bindt zich aan en bezet de actieve plaats van aceetaldehyde dehydrogenase, waardoor het enzym deze omzetting niet kan uitvoeren. Als gevolg hiervan begint een patiënt die disulfiram gebruikt onmiddellijk katerachtige symptomen te krijgen, zoals hoofdpijn, waardoor het alcoholgebruik afneemt.

Niet-competitieve remmers binden zich aan verschillende plaatsen op het enzym, weg van de actieve plaats. Dit worden allosterische sites genoemd en wanneer moleculen eraan binden, wordt de vorm van de actieve site zodanig gewijzigd dat het enzym een lagere affiniteit heeft voor het substraat. Omdat niet-competitieve remmers de actieve plaats niet bezetten, kan de aanwezigheid van extra substraat niet-competitieve remming overwinnen en kan het enzym zijn maximale reactiesnelheid niet bereiken.

Covalente binding tussen een remmer en een enzym is meestal onomkeerbaar, zoals in het geval van sommige toxines. De meeste regulerende remmers die normaal in de cel actief zijn, reageren met enzymen door zwakke interacties. Dit type binding is omkeerbaar en nuttig voor de regulering van het metabolische proceses. De verkenning van nieuwe moleculen om enzymen die de celgroei bij kanker reguleren competitief en niet-competitief te remmen, is een actief onderzoeksgebied.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter