Hamowanie allosteryczne (hamowanie niekonkurencyjne)

w allosteryczne hamowanie lub niekonkurencyjne zahamowanie Inhibitory wiążą się z allosterycznym centrum enzymu i tym samym zmniejszają jego aktywność. Wiązanie powoduje zmianę konformacji, która częściowo lub całkowicie blokuje działanie enzymu. Za terapię raka uważa się zahamowanie allosteryczne.

Co to jest zahamowanie allosteryczne?

W medycynie hamowanie to spowolnienie, opóźnienie lub zablokowanie procesów biologicznych. Akcja może zostać zatrzymana z powodu zahamowania. W biochemii zahamowanie zwykle odpowiada zahamowaniu enzymu. Ten rodzaj hamowania może być konkurencyjny lub niekonkurencyjny. Zahamowanie niekonkurencyjne jest również określane jako hamowanie allosteryczne.

Celem tego typu hamowania jest wiązanie inhibitorów poza aktywnymi centrami hamowanych procesów. Zastosowane inhibitory i ich wiązania negatywnie wpływają na działanie enzymu biorącego udział w procesie. Stosowane inhibitory są również określane jako efektory allosteryczne i, w przeciwieństwie do konkurencyjnego hamowania enzymów, nie gromadzą się w aktywnym centrum procesu, ale w innych miejscach odpowiedniego enzymu. Znajdują się w allosterycznym centrum enzymu i zmieniają w ten sposób jego konformację. Ta zmiana konformacji uniemożliwia enzymowi związanie substratu z miejscem aktywnym lub przynajmniej utrudnia to.

Funkcja i zadanie

Enzymy są niezbędnymi składnikami każdego organizmu. Substancje własne organizmu biorą udział we wszystkich procesach metabolicznych i katalizują większość reakcji biochemicznych. Komórki organizmu potrzebują pewnych mechanizmów regulujących procesy enzymatyczne, aby wpływać na specyficzną aktywność enzymów.

Enzymy są często aktywowane poprzez modyfikacje, a ich aktywność jest regulowana. Wiązanie z niektórymi substancjami może również odgrywać rolę w regulacji aktywności enzymów. Substancje wiążące nazywane są również efektorami, które w zależności od ich wpływu na enzym nazywane są aktywatorami lub inhibitorami. Aktywatory zwiększają aktywność enzymatyczną i sprzyjają towarzyszącej reakcji. Inhibitory zmniejszają aktywność enzymatyczną i hamują odpowiednie reakcje.

Inhibitory w centrum aktywnym enzymu wywołują tak zwane hamowanie kompetycyjne i zajmują miejsca wiązania w centrum aktywnym. W przypadku hamowania niekonkurencyjnego, inhibitor wiąże się z centrum allosterycznym określonego enzymu i w ten sposób powoduje zmianę strukturalną w centrum aktywnym. W wyniku tych procesów enzym częściowo lub całkowicie traci swoją funkcję. Hamowanie przez sprzężenie zwrotne lub zahamowanie produktu końcowego jest specjalną formą tego typu hamowania. Produkt syntetycznych łańcuchów allosterycznie hamuje enzym biorący udział w syntezie.

Wszystkie rodzaje allosterycznego hamowania można odwrócić. Ten proces odpowiada usunięciu allostryków. Jakiekolwiek niekompetycyjne hamowanie jest oparte na wiązaniu inhibitora I z allosterycznym centrum enzymu E. To wiązanie nie wpływa na wiązanie substratu. Inhibitor może wiązać się nie tylko z wolnym enzymem, ale także z jego kompleksem enzym-substrat, ponieważ nie musi wiązać się w części wiążącej enzymu. Odpowiedni substrat również reaguje analogicznie z kompleksem enzym-inhibitor. Jednak utworzony kompleks enzym-inhibitor-substrat nie oddziela powstałego produktu. W indywidualnych przypadkach niekonkurencyjnego hamowania specyficzne zachowanie inhibitorów może odbiegać mniej więcej od normalnego przypadku.

Choroby i dolegliwości

Hamowanie procesów enzymatycznych jest istotnym rodzajem regulacji w organizmie człowieka. Mogą im przeszkadzać na przykład wady genetyczne, zwłaszcza mutacje. Takie mutacje mogą wpływać na różne elementy budulcowe organizmu ludzkiego, które odgrywają rolę w hamowaniu enzymów. Konsekwencje braku zahamowań mogą być różne.

Na przykład podwyższone poziomy kwasu moczowego mogą być związane z zaburzeniami hamowania enzymatycznego. Jeśli stężenie kwasu moczowego we krwi jest zwiększone i nie jest wydalany w wystarczającej ilości z moczem, sole odkładają się w stawach i mogą w ten sposób sprzyjać tworzeniu się guzków dny. Kryształy kwasu moczowego powodują reakcje zapalne w wewnętrznej skórze stawów, takie jak te związane z ostrym napadem dny. Podwyższony poziom kwasu moczowego można przypisać defektowi hamowania allosterycznego, co sprzyja zwiększonej biosyntezie tzw. Nukleotydów purynowych.

Zahamowania allosteryczne nie tylko stanowią podstawę różnych chorób, ale są obecnie stosowane w medycynie w celach terapeutycznych. Na przykład, allosteryczne hamowanie BCR-ABL jest uważane za aktualną zasadę terapeutyczną białaczki z dodatnim chromosomem. Współczesna medycyna stosuje zasadę allosterycznego hamowania także w innych obszarach terapii przeciwnowotworowej. Obecnie naukowcy poszukują inhibitorów w kontekście badań nad rakiem. W tym kontekście amerykańskie grupy badawcze odkryły na przykład białka Ral, które wydają się szczególnie interesujące dla badań nad rakiem. Jednak nie można jeszcze mówić o używanym leku. Niemniej allosteryczne, niekonkurencyjne hamowanie jest obszarem, który pomoże kształtować przyszłość terapii przeciwnowotworowej.