酵素反応の阻害
酵素は種々の化学物質によって阻害(inhibit)される。阻害にはいくつかの様式がある。
①拮抗阻害(競合阻害)
酵素の活性部位に結合し,基質の結合を妨げる阻害の様式。基質とよく似た化学構造を持つ阻害剤「基質もどき」。
拮抗阻害の速度論
ミカエリスメンテンの式は次のようになる。
v = Vmax[S]/( [S]+αKm)
ただし,α=1 + [I]/Ki
Lineweaver-Burkプロットの式は次のようになる。
補酵素に結合して酵素活性を阻害するものもある。
オキシチアミンピロリン酸はチアミンピロリン酸(TPP)に拮抗する。
《拮抗阻害の特徴》
基質の濃度を上げると阻害剤と置き換わるので,阻害の程度は小さくなる。また,Vmaxは変わらず,Kmだけが増加する。
拮抗阻害剤の一例
コハク酸脱水素酵素(コハク酸デヒドロゲナーゼ,クエン酸回路の酵素)
コハク酸と構造が似ているマロン酸により阻害される。マロン酸は酵素の活性部位に結合するけれど,C=C二重結合になるべき炭素が2つないため触媒作用を受けない。酵素に結合したままになり,阻害する。
②非拮抗阻害(非競合阻害)
酵素の活性部位以外の部位に結合する阻害の様式。従って,阻害剤はEともESとも結合する。
非拮抗阻害の速度論
非拮抗阻害剤
・酵素のもつ金属イオンと錯塩を形成するもの: CN-, H2S, CO
カタラーゼ,ペーオキシダーゼ,シトクロム類…Fe
ポリフェノールオキシダーゼ…Cu
カルボニックアンヒドラーゼ…Zn
・重金属イオン,Hg, Agなど
ウレアーゼ,パパイン
・酸化剤
SH酵素のSH基を-S-S-に酸化して不活性化
・界面活性剤
酵素の疎水性表面や活性部位近辺に吸着して不活性化
《非拮抗阻害の特徴》
阻害剤の濃度を上げても,阻害の程度は変わらない。また,Kmは変わらず,Vmaxだけが減少する。
③不拮抗阻害(不競合阻害, uncompetitive inhibition)
阻害剤が,酵素-基質複合体ESにだけ結合する阻害の様式。
不拮抗阻害の速度論
ミカエリスメンテンの式は次のようになる。
v = Vmax[S]/( α[S]+Km)
ただし,α=1 + [I]/Ki
Lineweaver-Burkプロットの式は次のようになる。
この場合,KmとVmaxの両方が変化する。直線は平行となる。[S]と[S]/vでプロットすれば直線は交わる。
以上の場合,Ki値を求めるには,数種の阻害剤と基質濃度で反応速度を求め,Dixonプロットを行う必要がある。
強く結合する阻害剤(tight binding inhibitors)
酵素への結合が強い阻害剤の場合,[I]が[E]と同程度で実験することになる。このような場合は,Dixonプロットではなく,別の取り扱いが必要となる。詳細はpdfファイル「阻害剤の反応速度論」を参照のこと。
競合阻害(きょうごうそがい、英: competitive inhibition)、競争阻害、拮抗阻害は、酵素の活性部位への阻害剤の結合が基質の結合を妨げる(逆もまた同様)酵素阻害剤の形式である[1][2]。
ほとんどの競合阻害剤は酵素の活性部位に可逆的に結合することによって機能する[1]。その結果、多くの文献ではこれが競合阻害剤を決定付ける特徴であると述べられている[3][4] 。しかしながら、酵素が阻害剤あるいは基質のどちらとも結合できるが同時には結合できない多くの可能な機構が存在するため、これは誤解を招くおそれのある過度の単純化である[1]。例えば、アロステリック阻害剤は競合的、非競合的、不競合的阻害を見せる可能性がある[1]。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%AB%B6%E5%90%88%E9%98%BB%E5%AE%B3
Competitive inhibition is interruption of a chemical pathway owing to one chemical substance inhibiting the effect of another by competing with it for binding or bonding. Any metabolic or chemical messenger system can potentially be affected by this principle, but several classes of competitive inhibition are especially important in biochemistry and medicine, including the competitive form of enzyme inhibition, the competitive form of receptor antagonism, the competitive form of antimetabolite activity, and the competitive form of poisoning (which can include any of the aforementioned types). This article examines the enzymatic class.
In competitive inhibition of enzyme catalysis, binding of an inhibitor prevents binding of the target molecule of the enzyme, also known as the substrate.[1] This is accomplished by blocking the binding site of the substrate – the active site – by some means. The Vmax indicates the maximum velocity of the reaction, while the Km is the amount of substrate needed to reach half of the Vmax. Km also plays a part in indicating the tendency of the substrate to bind the enzyme.[2] Competitive inhibition can be overcome by adding more substrate to the reaction, which increases the chances of the enzyme and substrate binding. As a result, competitive inhibition alters only the Km, leaving the Vmax the same.[3] This can be demonstrated using enzyme kinetics plots such as the Michaelis-Menten or the Lineweaver-Burk plot. Once the inhibitor is bound to the enzyme, the slope will be affected, as the Km either increases or decreases from the original Km of the reaction.[4][5][6]
Most competitive inhibitors function by binding reversibly to the active site of the enzyme.[1] As a result, many sources state that this is the defining feature of competitive inhibitors.[7] This, however, is a misleading oversimplification, as there are many possible mechanisms by which an enzyme may bind either the inhibitor or the substrate but never both at the same time.[1] For example, allosteric inhibitors may display competitive, non-competitive, or uncompetitive inhibition.[1]
https://en.wikipedia.org/wiki/Competitive_inhibition
非競合阻害(ひきょうごうそがい、英: non-competitive inhibition)、非拮抗阻害、非競争阻害は、阻害剤が酵素の活性を減少させ、酵素に基質が結合しているかいないかにかかわらず同じようによく結合する酵素阻害機構の一種である[1]。
基質が結合しているかいないかにかかわらず阻害剤が酵素に結合できるが、一方の状態に対して他方より高い親和性を示す場合は、混合型阻害剤と呼ばれる[1]。
全ての非競合阻害剤は酵素のアロステリック部位(すなわち活性部位以外の場所)に結合するが、アロステリック部位へ結合する全ての阻害剤が非競合阻害剤ではないことを注記しておくことが大切である[1][2]。実際、アロステリック阻害剤は競合、非競合、不競合阻害剤として作用しうる[1]。
多くの文献はこれら2つの用語を一緒にしたり[3][4]、アロステリック阻害の定義を非競合阻害の定義として記し続けている。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9D%9E%E7%AB%B6%E5%90%88%E9%98%BB%E5%AE%B3
基質阻害
酵素・基質複合体に結合して反応の進行を妨げる。
競争(拮抗)阻害
基質と同じ部位に競合的に結合して反応開始を妨げる。
非競争(非拮抗)阻害
酵素または酵素・基質複合体の、基質と別の部位に結合して反応の進行を妨げる。
不競争(不拮抗)阻害
酵素・基質複合体のみの、基質と別の部位に結合して反応の進行を妨げる。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%85%B5%E7%B4%A0%E9%98%BB%E5%AE%B3%E5%89%A4
この記事へのコメント