Inhibición enzimatica BQI 2008

III. Inhibición enzimática
Inhibidor:
Efector que hace disminuir la actividad enzimática, a
través de interacciones con el centro activo u otros
centros específicos .
Inhibidores
Inhibidores Reversibles: establece un equilibrio con la
enzima libre, con el complejo enzima-substrato o con
ambos
•Competitivo
•Mixtos (caso particular: No competitivo)
•Acompetitivo
Inhibidores Irreversibles: modifica químicamente a la
enzima
El inhibidor se fija al centro activo de la enzima libre,
impidiendo la fijación del substrato: Inhibición Competitiva
Inhibición competitiva:
Ks= K2 = [E] [S]
K1
[ES]
[ES ] = [E][S]/Ks
KI = [E] [I]
[EI]
[EI ] = [I][E]/KI
Si vo=k3 [ES]
Vo = ____k3 [ES]_____
[E]t [E]+ [ES] + [EI]
Si k3 [E]t = Vmax
Vo =
Vmax
Vo =
Vmax
[E][S]/Ks
[E]+ [E][S]/Ks + [I][E]/KI
[ES]
[E]+ [ES]
Vo =
Vmax
[S]/Ks
1 + [S]/Ks+ [I]/KI
Inhibición Competitiva
Se define una constante de
equilibrio de disociación del
inhibidor:
Ki =
[E] [I]
[EI]
Características:
- Las fijaciones de substrato e inhibidor son mutuamente exclusivas
- A muy altas concentraciones de substrato desaparece la inhibición
- Por lo general, el inhibidor competitivo es un análogo químico del
sustrato.
- El inhibidor es tan específico como el substrato
En condiciones de estado estacionario, llamando y a la
concentración del complejo EI, para la inhibición competitiva
obtenemos el sistema de ecuaciones
Vmx s
v=

i 
Km  1 +  + s
Ki 

Gráfico de Lineweaber - Burk para al inhibición competitiva
Por tanto, en la inhibición competitiva,
1. El efecto cinético del inhibidor es el aumento aparente
de la Km, que aparece multiplicada por el factor (1 + i/Ki)
2. La Vmax no aparece modificada; para concentraciones
muy altas del substrato, v = Vmax, igual que en ausencia
de inhibidor
3. Cuanto más pequeño sea el valor de Ki mayor será la
potencia del inhibidor competitivo.
Inhibidor
competitivo
Sustrato
BACTERIA PATHWAY
E*
Folic
Acid
PABA
H2N-
-COOH
O
HN
H2N-
HNN
N
N
O
-C-NH-CH-COOCH2
CH2
COO-
S = PABA
Icomp
NH2
NH2
SULFA
DRUGS
C=O
|
OH
O=S=O
|
NH2
El inhibidor de tipo mixto se fija a la enzima independientemente de
que lo haga o no el substrato; el inhibidor, por tanto, no impide la
fijación del substrato a la enzima, pero sí impide la acción catalítica
El inhibidor acompetitivo se fija únicamente al complejo
enzima-substrato una vez formado, impidiendo la acción
catalítica
Plot de Lineweaber-Burk para inhibición acompetitiva
Inhibición Irreversible
- Los inhibidores irreversibles reaccionan con un grupo
químico de la enzima, modificándola covalentemente
- Su acción no se describe por una constante de
equilibrio Ki, sino por una constante de velocidad ki:
E+I
E’
- Los inhibidores irreversibles son, por lo general,
altamente tóxicos.
Algunos tipos de inhibidores irreversibles
1. Reactivos de grupos -SH
2. Organofosfóricos
3. Ligandos de metales
4. Metales pesados
Ligandos de coordinación de metales
Es el caso del ion cianuro, CNSe fija con gran afinidad a la sexta posición de
coordinación del Fe hemínico, impidiendo toda
modificación posterior.
Por ello actúa sobre sistemas de Fe hemínico con la
sexta posición de coordinación libre, como la
citocromo oxidasa, de lo que deriva su elevadísima
toxicidad
Inactivadores suicidas
(Inhibidores activados enzimáticamente)
- Se trata de moléculas que se unen al centro activo de
manera específica, igual que el substrato o los inhibidores
competitivos
- Una vez unidos al centro activo, la enzima transforma la
molécula en una especie química muy reactiva que
modifica covalentemente a la enzima, inactivándola
- Tienen por tanto (a) la especificidad del inhibidor
competitivo y (b) la potencia de los inhibidores
irreversibles
Un paso más allá en el desarrollo de inhibidores potentes
es el concepto de Análogo de Estado de Transición (AET)
- El inhibidor no es estrictamente análogo del substrato,
sino del Estado de Transición de la reacción.
- La afinidad de las enzimas por los AET es enorme, del
orden nM o pM, con lo que la fijación es tan fuerte que
puede considerarse irreversible
Importancia del conocimiento de la
inhibición enzimática en el diseño de
drogas
• antibióticos
• inhibidores para ell tratamiento contra el cáncer
• Inhibidores de La ciclooxigenasa (COX) es inhibida por
Antiinflamatorios No Esteroidales (AINES)
• Inhibidores de las proteasas del HIV