Διαφορά μεταξύ αναστρέψιμης και μη αναστρέψιμης αναστολής ενζύμων

Η κύρια διαφορά μεταξύ αναστρέψιμης και μη αναστρέψιμης αναστολής ενζύμου είναι ότι η αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου απενεργοποιεί τα ένζυμα μέσω μη ομοιοπολικών αλληλεπιδράσεων. Αντίθετα, η μη αναστρέψιμη αναστολή ενζύμων απενεργοποιεί τα ένζυμα μέσω της ομοιοπολικής αδρανοποίησης της ενεργού θέσης. Περαιτέρω, το αποτέλεσμα αναστολής είναι αναστρέψιμο στην αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου, αλλά το αποτέλεσμα αναστολής είναι μη αναστρέψιμο στη μη αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου.

Συνοπτικά, η αναστρέψιμη και η μη αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου είναι οι δύο μέθοδοι μηχανισμών αναστολής των ενζύμων που ευθύνονται για τη μείωση της ενζυμικής δραστηριότητας. Γενικά, οι αναστολείς μειώνουν τη συμβατότητα του υποστρώματος και του ενζύμου, οδηγώντας στην αναστολή του σχηματισμού συμπλεγμάτων ενζύμου-υποστρώματος.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται 

1. Τι είναι η αναστρέψιμη αναστολή ενζύμων
     – Ορισμός, Διαδικασία, Τύποι
2. Τι είναι η μη αναστρέψιμη αναστολή ενζύμων
     – Ορισμός, Διαδικασία, Τύποι
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ της αναστρέψιμης και της μη αναστρέψιμης αναστολής ενζύμων
     – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ αναστρέψιμης και μη αναστρέψιμης αναστολής ενζύμων
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι 

Ανταγωνιστικοί αναστολείς, ομοιοπολικοί, μη αναστρέψιμες αναστολές ενζύμων, μη ανταγωνιστικοί αναστολείς, μη ομοιοπολικοί, αναστρέψιμοι αναστολείς ενζύμων, μη ανταγωνιστικοί αναστολείς

Τι είναι η αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου 

Η αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου είναι ένας τύπος αναστολής ενζύμου στην οποία μόρια αναστολέων συνδέονται με το ένζυμο μέσω μη ομοιοπολικών αλληλεπιδράσεων. Εδώ, αυτές οι αλληλεπιδράσεις περιλαμβάνουν δεσμούς υδρογόνου, υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις και ιονικούς δεσμούς. Ωστόσο, τα αναστρέψιμα μόρια αναστολέων δεν υφίστανται χημικές αντιδράσεις με τα υπολείμματα αμινοξέων της ενεργού θέσης του ενζύμου. Ως εκ τούτου, οι αναστρέψιμοι αναστολείς μπορούν να αφαιρεθούν από το ένζυμο είτε μέσω αραίωσης είτε μέσω αιμοκάθαρσης.

Εικόνα 1:Ανταγωνιστική αναστολή – Αναστολέας μεθοτρεξάτης DHFR

Επιπλέον, οι τέσσερις τύποι αναστρέψιμων αναστολέων ενζύμου είναι ανταγωνιστικοί, μη ανταγωνιστικοί, μη ανταγωνιστικοί και μικτές αναστολείς. Από αυτούς, ανταγωνιστικοί αναστολείς είναι οι ενώσεις με δομική ομοιότητα με το υπόστρωμα ενός συγκεκριμένου ενζύμου. Ως εκ τούτου, ανταγωνίζεται το υπόστρωμα για την επίτευξη της ενεργού θέσης του ενζύμου, μειώνοντας την ενζυματική δράση. Αντίθετα, μη ανταγωνιστικοί αναστολείς συνδέονται με το ένζυμο ή το σύμπλοκο ενζύμου-υποστρώματος σε θέση διαφορετική από την ενεργό θέση. Ωστόσο, αυτό μπορεί να αλλάξει την τρισδιάστατη διαμόρφωση του ενζύμου, το οποίο με τη σειρά του μειώνει τη λειτουργία του ενζύμου.

Εικόνα 2:Τύποι αναστρέψιμης αναστολής ενζύμων

Εν τω μεταξύ, μη ανταγωνιστικοί αναστολείς δεσμεύονται στο σύμπλοκο ενζύμου-υποστρώματος, εξαλείφοντας αποτελεσματικά το σύμπλοκο ενζύμου-υποστρώματος, και έτσι, μειώνοντας τον σχηματισμό προϊόντος. Από την άλλη πλευρά, ανάμεικτοι αναστολείς μπορεί να συνδεθεί τόσο με το σύμπλεγμα ενζύμου όσο και με το σύμπλεγμα ενζύμου-υποστρώματος, απελευθερώνοντας το υπόστρωμα από το σχηματιζόμενο σύμπλοκο ενζύμου-υποστρώματος-αναστολέα. Αντίθετα με τους μικτούς αναστολείς, οι μη ανταγωνιστικοί αναστολείς δεν επιτρέπουν τη διάσπαση του υποστρώματος από το σχηματιζόμενο σύμπλοκο ενζύμου-υποστρώματος-αναστολέα.

Τι είναι η μη αναστρέψιμη αναστολή ενζύμων 

Η μη αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου είναι ο δεύτερος τύπος αναστολής ενζύμου με μόνιμες ανασταλτικές επιδράσεις. Επίσης, το κύριο σημαντικό χαρακτηριστικό των μη αναστρέψιμων αναστολέων ενζύμου είναι ότι συνδέονται ομοιοπολικά με τα υπολείμματα αμινοξέων της ενεργού θέσης του ενζύμου. Για αυτόν τον λόγο, αυτός ο τύπος αναστολέων φέρει αντιδραστικές λειτουργικές ομάδες όπως μουστάρδες αζώτου, αλδεΰδες, αλογονοαλκάνια, αλκένια, δέκτες Michael, φαινυλοσουλφονικά ή φθοροφωσφονικά. Είναι σημαντικό ότι αυτές οι αντιδραστικές ομάδες είναι πυρηνόφιλες και σχηματίζουν ομοιοπολικά προϊόντα προσθήκης με τις πλευρικές αλυσίδες αμινοξέων στην ενεργό θέση.

Εικόνα 3:Αντίδραση του μη αναστρέψιμου αναστολέα διισοπροπυλοφθοροφωσφορικού άλατος (DFP) με μια πρωτεάση σερίνης

Για παράδειγμα, τα νευρικά αέρια, ειδικά το DIFP, αναστέλλουν μη αναστρέψιμα βιολογικά συστήματα σχηματίζοντας ένα σύμπλεγμα ενζύμου-αναστολέα. Συνήθως, εμφανίζεται μέσω μιας συγκεκριμένης ομάδας ΟΗ σερίνης στις ενεργές θέσεις ορισμένων ενζύμων. Τυπικά, οι πεπτιδάσες όπως η θρυψίνη και η χυμοθρυψίνη περιέχουν ομάδες σερίνης στη δραστική θέση που μπορεί να ανασταλεί από το DIFP. Κατά συνέπεια, αυτός ο τύπος ομοιοπολικών τροποποιήσεων της ενεργού θέσης του ενζύμου μπορεί να οδηγήσει στη μόνιμη αδρανοποίηση του ενζύμου και η ενζυματική δράση είναι δύσκολο να ανακτηθεί με την προσθήκη περίσσειας υποστρώματος στο μέσο.

Ομοιότητες μεταξύ αναστρέψιμης και μη αναστρέψιμης αναστολής ενζύμων 

• Η αναστρέψιμη και η μη αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου είναι δύο τύποι μηχανισμών αναστολής ενζύμων.
• Είναι υπεύθυνοι για τη μείωση της δραστηριότητας του το ένζυμο.
• Συνήθως, μειώνουν τη συμβατότητα του ένζυμο στο υπόστρωμά του, αναστέλλοντας το σχηματισμό του συμπλόκου ενζύμου-υποστρώματος.
• Κατά την αναστολή, τα μόρια του αναστολέα συνδέονται με το ένζυμο είτε προσωρινά είτε μόνιμα.
• Φυσικά, η αναστολή των ενζύμων βοηθά στη ρύθμιση του μεταβολισμού . Επίσης, πολλά μόρια φαρμάκου είναι αναστολείς ενζύμων.

Διαφορά μεταξύ αναστρέψιμης και μη αναστρέψιμης αναστολής ενζύμου 

Ορισμός 

Η αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου αναφέρεται στη διαδικασία δέσμευσης αναστολέων στο ένζυμο μέσω μη ομοιοπολικών αλληλεπιδράσεων, έτσι ώστε, αφού αφαιρεθούν, να επιτρέπουν την αποκατάσταση της λειτουργίας του ενζύμου. Εν τω μεταξύ, η μη αναστρέψιμη αλληλεπίδραση ενζύμου αναφέρεται στη διαδικασία δέσμευσης αναστολέων στο ένζυμο μέσω ομοιοπολικών αλληλεπιδράσεων έτσι ώστε η διάστασή τους να διαρκεί πολύ, αφαιρώντας οριστικά την ενζυμική δράση.

Τύπος δέσμευσης αναστολέα 

Στην αναστρέψιμη αναστολή ενζύμων, οι αναστολείς συνδέονται μέσω μη ομοιοπολικών αλληλεπιδράσεων όπως δεσμοί υδρογόνου, υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις και ιονικοί δεσμοί. Αντίθετα, σε μη αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου, οι αναστολείς συνδέονται μέσω ομοιοπολικών αλληλεπιδράσεων, οι οποίες τροποποιούν τα υπολείμματα αμινοξέων από αντιδραστικές λειτουργικές ομάδες.

Διάσταση του συμπλέγματος ενζύμου-αναστολέα 

Στην αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου, το σύμπλεγμα ενζύμου-αναστολέα διασπάται γρήγορα, αλλά το σύμπλεγμα ενζύμου-αναστολέα διασπάται πολύ αργά στη μη αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου.

Επαναφορά της αναστολής 

Η αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου μπορεί να αποκατασταθεί, αλλά η μη αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου χρειάζεται πολύ χρόνο για να αποκατασταθεί.

Τύποι 

Τέσσερις τύποι αναστρέψιμης αναστολής ενζύμου είναι ανταγωνιστική, μη ανταγωνιστική, μη ανταγωνιστική και μικτή αναστολή, ενώ η μη αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου λαμβάνει χώρα μέσω της ομοιοπολικής αδρανοποίησης της ενεργού θέσης του ενζύμου.

Παραδείγματα αναστολέων 

Μερικά από τα παραδείγματα αναστολέων αναστρέψιμων ενζύμων περιλαμβάνουν DHFR, αντιιικά φάρμακα όπως ritonavir, oseltamivir και tipranavir κ.λπ. DFMO, εντομοκτόνα όπως μαλαθείο, ζιζανιοκτόνα όπως γλυφοσάτη και απολυμαντικά όπως τρικλοσάνη κ.λπ.  

Συμπέρασμα 

Η αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου είναι η διαδικασία προσωρινής αναστολής της δράσης ενός ενζύμου. Επομένως, με την αφαίρεση της ανασταλτικής δράσης, η λειτουργία του ενζύμου μπορεί να αποκατασταθεί. Επίσης, οι αναστρέψιμοι αναστολείς συνδέονται με το ένζυμο μέσω μη ομοιοπολικών αλληλεπιδράσεων. Ως εκ τούτου, επιτρέπει τη γρήγορη διάσπαση του συμπλέγματος ενζύμου-αναστολέα, αποκαθιστώντας τη λειτουργία του ενζύμου. Αντίθετα, η μη αναστρέψιμη αναστολή ενζύμου είναι η διαδικασία μόνιμης αναστολής της λειτουργίας του ενζύμου. Επομένως, η διάσταση του συμπλέγματος ενζύμου-αναστολέα διαρκεί πολύ. Επιπλέον, τα μόρια αναστολέων συνδέονται ομοιοπολικά με τα υπολείμματα της ενεργού θέσης του ενζύμου, εμποδίζοντας το σχηματισμό του συμπλόκου ενζύμου-υποστρώματος. Για αυτούς τους λόγους, η κύρια διαφορά μεταξύ αναστρέψιμης και μη αναστρέψιμης αναστολής ενζύμου είναι ο μηχανισμός δέσμευσης των αναστολέων στο ένζυμο και οι επακόλουθες επιδράσεις.

Αναφορές:

1. «18.8 Αναστολή ενζύμου». The Basics of General, Organic, and Biological Chemistry, τόμ. 1.0. Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «Αναστολέας μεθοτρεξάτης DHFR» Του Thomas Shafee – Δική μου εργασία (CC BY 4.0) μέσω Commons Wikimedia   
2. "Types of inhibition en" Από fullofstars – en:Image:Inhibition.png (PD) (Δημόσιος Τομέας) μέσω Commons Wikimedia  
3. "DIF αντίδραση" Από TimVickers – Δική εργασία (Δημόσιος Τομέας) μέσω Commons Wikimedia