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7.12: Inhibición enzimática
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Enzyme Inhibition
 
TRANSCRIPCIÓN

7.12: Enzyme Inhibition

7.12: Inhibición enzimática

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.

Los inhibidores son moléculas que reducen la actividad enzimática mediante la unión a la enzima. En una célula que funciona normalmente, las enzimas están reguladas por una variedad de inhibidores. Los medicamentos y otras toxinas también pueden inhibir las enzimas. Algunos inhibidores se unen al sitio activo de la enzima, mientras que otros inhiben la actividad enzimática mediante la unión a otros sitios en la estructura proteica.

Los inhibidores competitivos ocupan el sitio activo de las enzimas, por lo que no pueden acomodar el sustrato. Sin embargo, las concentraciones suficientemente altas del sustrato pueden superar al inhibidor; como resultado, los inhibidores competitivos ralentizan la tasa de reacción inicial de las enzimas, pero no afectan la velocidad máxima de la enzima. Un ejemplo de un inhibidor competitivo es el medicamento disulfiram, utilizado para tratar el alcoholismo crónico. Cuando se ingiere alcohol, normalmente se convierte en acetaldehído, que luego se convierte en acetil coenzima A por acetaldehído deshidrogenasa. Disulfiram se une y ocupa el sitio activo de acetaldehído deshidrogenasa, haciendo que la enzima no pueda realizar esta conversión. Como resultado, un paciente que toma disulfiram inmediatamente comienza a experimentar síntomas similares a la resaca, como dolor de cabeza, disminuyendo así el consumo de alcohol.

Los inhibidores no competitivos se unen a sitios distintos de la enzima, lejos del sitio activo. Estos se llaman sitios alostéricos y cuando las moléculas se unen a ellos, la forma del sitio activo se cambia de tal manera que la enzima tiene una menor afinidad por el sustrato. Debido a que los inhibidores no competitivos no ocupan el sitio activo, la presencia de sustrato adicional es incapaz de superar la inhibición no competitiva y la enzima es incapaz de alcanzar su máxima tasa de reacción.

La unión covalente entre un inhibidor y una enzima suele ser irreversible, como en el caso de algunas toxinas. La mayoría de los inhibidores reguladores normalmente activos en la célula interactúan con las enzimas por interacciones débiles. Este tipo de unión es reversible y útil para la regulación de los procesos metabólicos. La exploración de nuevas moléculas para inhibir de manera competitiva y no competitiva las enzimas que regulan el crecimiento celular en el cáncer es un área activa de investigación.


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