БІОХІМІЯ - Підручник - Остапченко Л. І. - 2012

Розділ 7. ЕНЗИМОЛОГІЯ

7.6.Інгібування ферментативної активності

7.6.2.Необоротне інгібування

Необоротне інгібування спостерігають при утворенні ковалентних стабільних зв'язків між молекулою інгібітору та ферменту. Найчастіше модифікації зазнає активний центр ферменту. У результаті фермент не може виконувати каталітичну функцію.

До необоротних інгібіторів належать іони важких металів, наприклад ртуті (Hg2+), срібла (Ag2+) і миш'яку (As3+), які в маленьких концентраціях блокують сульфгідрильні групи активного центру. Субстрат при цьому не може піддаватися хімічному перетворенню (рис. 7.26). За наявності реактиваторів ферментативна функція відновлюється. У великих концентраціях іони важких металів викликають денатурацію білкової молекули ферменту, тобто приводять до повної інактивації ферменту.

Специфічні й неспецифічні інгібітори. Для з'ясування механізму дії ферментів вельми цікавим є використання необоротних інгібіторів. З цією метою використовують речовини, які блокують певні групи активного центру ферменту. Такі інгібітори називають специфічними. Ряд сполук легко вступає в реакції з певними хімічними групами. Якщо ці групи беруть участь у каталізі, то відбувається інактивація ферменту.

image413

Рис. 7.26. Механізм дії іонів ртуті як необоротного інгібітору:

іони ртуті в малих концентраціях блокують сульфгідрильні групи активного центру, що приводить до зниження швидкості ферментативної реакції

Роль гідроксильних груп серину в механізмі каталізу досліджують за допомогою фторофосфатів, наприклад діізопропілфторофосфату (ДФФ), який специфічно реагує лише з одним із багатьох залишків серину в активному центрі ферменту. Залишок Сер, що здатний реагувати з ДФФ, має ідентичне або дуже схоже амінокислотне оточення (табл. 7.2). Його висока реакційна здатність порівняно з іншими залишками Сер зумовлена амінокислотними залишками, що також входять до активного центру ферменту.

Таблиця 7.2

Дослідження послідовності амінокислотних залишків навколо реакційноздатного залишку серину, що взаємодіє з ДФФ

Фермент

Функція ферментів

Амінокислотні залишки, що перебувають в оточенні реакційноздатного серину в активному центрі

Хімотрипсин

Асп Сер Глу

Трипсин

Протеолітичні

Асп Сер Глу

Тромбін

ферменти

Асп Сер Глу

Еластаза

Асп Сер Глу

Холінестераза

Естерази (гідроліз

Глу Сер Ала

Лужна фосфатаза

ефірного зв'язку)

Глу Сер Ала

ДФФ належить до специфічних необоротних інгібіторів "серино- вих" протеолітичних ферментів, оскільки він утворює ковалентний зв'язок із гідроксильною групою серину, який міститься в активному центрі й відіграє ключову роль у процесі каталізу (рис. 7.27).

image414

Рис. 7.27. Інгібування активності хімотрипсину за допомогою діізопропілфторофосфату

Монойодоцтова кислота, парахлормеркурібензоат легко вступають у реакції з SH-групами залишків цистеїну білків (рис. 7.28). Ці інгібітори не належать до специфічних, тому що вони реагують з будь-якими вільними SH-групами білків, їх називають неспецифічними інгібіторами. Якщо SH-групи беруть участь безпосередньо в каталізі, то за допомогою цих інгібіторів можливим є визначення ролі SH-груп ферменту в каталізі.

image415

Рис. 7.28. Інгібування активності ферментів унаслідок ковалентної модифікації залишків цистеїну

Приклад лікарського препарату, дія якого заснована на необоротному інгібуванні ферментів, - широко використовуваний препарат аспірин. Протизапальний нестероїдний препарат аспірин забезпечує фармакологічну дію за рахунок інгібування ферменту циклооксигенази, що каталізує реакцію утворення простагландинів з арахідонової кислоти. У результаті хімічної реакції ацетильний залишок аспірину приєднується до вільної кінцевої ОН-групи серину циклооксигенази:

image416

Це викликає зниження утворення продуктів реакції простагландинів із широким спектром біологічних функцій, зокрема є медіаторами запалення.