Zhrnutie na Inhibícia enzýmov

## Úvod Enzymová inhibícia je proces, pri ktorom látky nazývané **inhibítory** znižujú alebo úplne blokujú aktivitu enzýmov. Z hľadiska medicíny a farmakológie ide o kľúčový mechanizmus, ktorým lieky menia metabolické dráhy, potláčajú zápal, znižujú horúčku alebo liečia metabolické poruchy. > Definícia: **Inhibítor** je látka, ktorá sa viaže na enzým alebo komplex enzým-substrát a znižuje rýchlosť katalyzovanej reakcie. ## Základné typy inhibície ### Vrátna (reverzibilná) a nevrátna (ireverzibilná) - **Vrátna inhibícia**: po odstránení inhibitora sa aktivita enzýmu obnoví. - **Nevrátna inhibícia**: inhibítor sa nukleofilne alebo kovalentne viaže na enzým a aktivita sa neobnoví. ### Hlavné mechanizmy reverzibilnej inhibície | Typ inhibície | Miesto viazania | Vplyv na V_{max} | Vplyv na K_m | Poznámka | |---|---:|:---:|:---:|---| | Kompetitívna | aktívne miesto | žiadny (pri veľkom [S] sa prejaví) | zvyšuje | inhibitor súťaží so substrátom | | Nekompetitívna | alternatívne miesto alebo na komplex ES | znižuje | nemenné | viaže sa rovnako na E aj ES | | Nepretržitá (miešaná) | variabilné | zvyčajne znižuje | mení sa | kombinácia efektov | > Definícia: **Kompetitívna inhibícia** je stav, keď sa inhibitor viaže na aktívne miesto enzýmu a súťaží so substrátom. ## Príklad 1: Sukcinátdehydrogenáza (SDH) - **Enzým**: sukcinátdehydrogenáza (SDH), ktorá je zároveň komplexom dýchacieho reťazca (komplex II). - **Koenzým**: $\mathrm{FAD}$ (flavinadenín-dinukleotid). - **Katalyzovaná reakcia**: sukcinát sa oxiduje na fumarát. Chemická rovnice (mhchem): $$\ce{HO2C-CH2-CH2-CO2H -> HO2C-CH=CH-CO2H}$$ (Tu je zjednodušená štruktúra: sukcinát -> fumarát.) - **Kompetitívne inhibitory**: malonát a oxalacetát. - Malonát chemicky napodobňuje sukcinát a blokuje aktívne miesto SDH. - Oxalacetát môže tiež viazať aktívne miesto a brániť viazaniu sukcinátu. ![Struktúry malonátu a sukcinátu] Fun fact: Alosterické alebo kompetitívne inhibitory môžu byť v tele endogénne a slúžia na jemnú reguláciu metabolsých dráh v závislosti od potreby bunky. ## Príklad 2: Xantinoxidáza a alopurinol - **Enzým**: xantinoxidáza. - **Katalyzované reakcie**: hypoxantín -> xantín, xantín -> kyselina močová. Chemické rovnice (mhchem): $$\ce{hypoxanthine -> xanthine -> uric\;acid}$$ - **Inhibítor (kompetitívny)**: **alopurinol**. Alopurinol sa v organizme metabolizuje na oxypurinol (aloxantín), ktorý viaže aktívne miesto xantinoxidázy a zablokuje tvorbu kyseliny močovej. - **Význam v medicíne**: liečba dny (gout) — znižuje tvorbu kyseliny močovej, znižuje riziko tvorby kryštálov kyseliny močovej a akútnych záchvatov. > Definícia: **Alopurinol** je inhibitor xantinoxidázy, ktorý znižuje syntézu kyseliny močovej z purínov a používa sa pri liečbe hyperurikémie a dny. ## Príklad 3: Aspirín (kyselina acetylsalicylová) - **Názov**: kyselina acetylsalicylová (aspirín). - **Vzorec aspirínu**: chemicky je to ester kyseliny salicylovej a kyseliny octovej; stručne v štruktúrnom tvare (obrázok). - **Inhibovaný enzým**: cyklooxygenázy COX-1 a COX-2. - **Substrát**: kyselina arachidónová, ktorá má zhruba 20 uhlíkov a štyri dvojnú väzbu; stručný zápis: C20:4(5,8,11,14). Stručná schéma reakcie (mhchem): $$\ce{arachidonic\;acid -> prostaglandins / thromboxanes}$$ - **Mechanizmus účinku**: 1. Aspirín **acetyluje** serínové hydroxylové skupiny v aktívnom mieste COX enzýmov. 2. Tento acetylový prenos je **nevratný** a vedie k celoživotnému zníženiu aktivity poškodeného enzýmu až do syntézy nového proteínu. 3. Blokovaním COX sa znižuje tvorba prostaglandínov a tromboxánov, čo potláča zápal, bolesť a znižuje horúčku. > Definícia: **Aspirín** je ireverzibilný inhibitor cyklooxygenáz, ktorý pôsobí acetyláciou aktívneho serínu a potláča syntézu prozápalových mediátorov. Did you know that aspirin was originally isolated from kôry vŕby a jej účinná zložka salicylát bola známa už v staroveku ako liek proti bolesti a horúčke? ## Porovnanie kompetitívnej a ireverzibilnej inhibíci