Смешанное ингибирование — это тип ингибирования фермента , при котором ингибитор может связываться с ферментом независимо от того, связал ли фермент субстрат или нет, но имеет большее сродство к одному или другому состоянию. [1] Оно называется «смешанным», потому что его можно рассматривать как концептуальную «смесь» конкурентного ингибирования , при котором ингибитор может связывать фермент только в том случае, если субстрат еще не связался, и неконкурентного ингибирования , при котором ингибитор может связывать фермент только в том случае, если субстрат уже связался. Если способность ингибитора связывать фермент абсолютно одинакова, независимо от того, связал ли фермент субстрат или нет, он известен как неконкурентный ингибитор. [1] [2] Неконкурентное ингибирование иногда рассматривается как особый случай смешанного ингибирования.
При смешанном ингибировании ингибитор связывается с аллостерическим сайтом, т. е. сайтом, отличным от активного сайта , где связывается субстрат . Однако не все ингибиторы, которые связываются с аллостерическими сайтами, являются смешанными ингибиторами. [1]
Смешанное торможение может привести к:
В любом случае ингибирование снижает кажущуюся максимальную скорость ферментативной реакции ( ). [3]
Математически смешанное ингибирование происходит, когда факторы α и α' (введенные в уравнение Михаэлиса-Ментен для учета конкурентного и неконкурентного ингибирования соответственно) оба больше 1.
В особом случае, когда α = α', происходит неконкурентное ингибирование , в этом случае оно уменьшается, но не затрагивается. Это очень необычно на практике. [3]
В глюконеогенезе фермент cPEPCK (цитозольная фосфоенолпируваткарбоксикиназа ) отвечает за преобразование оксалоацетата в фосфоенолпировиноградную кислоту , или PEP, когда присутствует гуанозинтрифосфат , GTP. Этот этап является исключительным для глюконеогенеза, который происходит в условиях голодания из-за истощения запасов глюкозы в организме. Известно, что cPEPCK регулируется генистеином , изофлавоном, который естественным образом содержится в ряде растений. [4] Впервые было доказано, что генистеин ингибирует активность cPEPCK. В исследовании присутствие этого изофлавона привело к снижению уровня сахара в крови. Пониженный уровень сахара в крови означает меньшее количество глюкозы в крови. Если это происходит у субъекта, который голодает, это происходит потому, что глюконеогенез был ингибирован, предотвращая повышенную выработку глюкозы. Способность генистеина снижать уровень сахара в крови человека позволяет называть его противодиабетическим свойством. [4] Механизм, в котором генистеин ингибирует фермент cPEPCK, был дополнительно изучен. Сначала cPEPCK был помещен в присутствие 3-меркаптопропионовой кислоты , или 3-MPA, известного ингибитора фермента. Это было сравнено с результатами помещения cPEPCK в присутствие генистеина, которые показали, что механизм смешанного ингибирования был использован для снижения активности cPEPCK. [4] cPEPCK претерпевает множественные конфигурации при катализе образования PEP. Он может быть либо несвязанным, либо связанным с GDP или связанным с GTP. Был проведен эксперимент, изучавший сродство к генистеину в этих различных конфигурациях. Он показал, что гейнштейн благоприятствует связыванию с cPEPCK со связанным GTP, чем с ферментом со связанным GDP, который оказался менее стабильным. [4] Это произошло потому, что связанный с GTP cPEPCK показал расширенный сайт связывания для генистеина. [4] Это тот же сайт связывания, что и предполагаемый субстрат фермента, оксалоацетат, в то время как другие конфигурации не делали этого в присутствии генистеина. [4] Это предоставило доказательства того, что механизм ингибирования cPEPCK генистеином представлял собой смесь конкурентного и неконкурентного ингибирования.
Калликреин — это тип сериновой протеазы , которая расщепляет пептидные связи после определенных аминокислот в белке. Эти 15 калликреинов, от KLK1 до KLK15 , обнаружены в тканях человека. Способность этой молекулы расщеплять белки приводит к эффективной активации рецепторов клеточной поверхности, что делает их важнейшими элементами многих биологических путей передачи сигнала и его усиления через каскады. Это семейство сериновых протеаз часто является биомаркером заболеваний и, следовательно, стало мишенью для ингибирования. [5] Ингибирование этих калликреинов приводит к возможной терапии таких заболеваний, как метастатический рак или болезнь Альцгеймера. [5] Фукугетин, или (+)- мореллофлавон , представляет собой тип растительного бифлавоноида, выделенного из Garcinia brasiliensis . [5] После выделения фукугетина его поместили с KLK1, KLK2 , KLK3 , KLK4 , KLK5 , KLK6 и KLK7 в различных концентрациях. [5] Это позволило провести анализ кинетики фермента путем выведения параметров Km и Vmax. С помощью модели кинетики Михаэлиса-Ментен была построена диаграмма Иди-Хофсти. [ 5 ] Она подтвердила, что фукугетин действует как смешанный ингибитор, проявляя различные, но присутствующие сродства к ферменту в отдельности и к комплексу фермент-субстрат. Анализ с помощью кинетики показал, что фукугетин снизил Vmax, в то время как он увеличил Km для этих KLK. [5] Обычно при конкурентном ингибировании Vmax остается прежним, в то время как Km увеличивается, а при неконкурентном ингибировании Vmax уменьшается, в то время как Km остается прежним. Изменение обеих этих переменных является еще одним результатом, согласующимся с эффектами смешанного ингибитора.
