7.12: 효소 억제
억제제(inhibitor; 저해제)는 효소와 결합해 효소의 활동을 감소시키는 분자입니다. 정상적으로 작동하는 세포에서 효소는 다양한 억제제에 의해 조절됩니다. 약물과 다른 독소들도 효소를 억제할 수 있습니다. 어떤 억제제들은 효소의 활성부위(active site)와 결합하는 반면, 다른 억제제들은 단백질 구조의 다른 부위와 결합함으로써 효소 활동을 억제합니다.
경쟁적 억제제(competitive inhibitor)는 효소의 활성부위를 차지하여 기질(substrate)을 수용할 수 없게 만듭니다. 그러나 매우 높은 농도의 기질은 억제제를 능가할 수 있습니다. 이에 따라 경쟁적 억제제는 효소의 초기 반응 속도를 늦추지만, 효소의 최대 반응 속도에 영향을 미치지 않습니다. 경쟁적 억제제의 한 예는 만성 알코올 중독을 치료하기 위해 사용되는 약물 디설피람(disulfiram)입니다. 알코올이 섭취될 때, 알코올은 보통 아세트알데히드(acetaldehyde)로 변환되고, 아세트알데히드탈수소효소(acetaldehyde dehydrogenase)에 의해 아세틸조효소A(acetyl coenzyme A, 줄여서 acetyl CoA; 아세틸 CoA)로 변환됩니다. 디설피람은 아세트알데히드탈수소효소의 활성부위와 결합해 자리를 점유하여 효소가 이러한 변환을 수행할 수 없게 합니다. 그 결과, 디설피람을 복용하는 환자는 즉시 두통 등 숙취와 같은 증상을 경험하기 시작하여 알코올 섭취를 감소시킵니다.
비경쟁적 억제제는 활성부위에서 멀리 떨어진 효소의 개별 부위와 결합합니다. 해당 부위를 다른자리입체성 부위(allosteric site)라고 부르며, 분자들이 그 부위에 결합하면, 효소가 기질에 더 낮은 친화력을 갖도록 활성부위의 모양이 바뀝니다. 비경쟁적 억제제가 활성부위를 차지하지 않기 때문에, 추가 기질의 존재는 비경쟁 억제를 극복할 수 없고 효소는 최대 반응 속도를 달성할 수 없습니다.
억제제와 효소 사이의 공유결합(covalent bond)은 보통 일부 독소의 경우처럼 되돌릴 수 없습니다. 세포에서 일반적으로 활동하는 대부분의 조절 억제제는 약한 상호작용을 통해 효소와 상호작용합니다. 이러한 유형의 결합은 가역적(reversible)이며 물질대사 과정의 조절에 유용합니다. 암의 세포 성장을 조절하는 효소를 경쟁적 또는 비경쟁적으로 억제하기 위한 새로운 분자를 찾기 위해 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
