酵素阻害剤は、酵素の触媒機能を妨害し、状況によっては触媒作用を遅らせたり停止させたりする化学物質です。競合的、非競合的、および基質阻害は、最も一般的な 3 種類の酵素阻害です。
酵素-基質複合体 ES の存在は、ほとんどの阻害理論の中心にあります。過渡的な ES 構造の存在が実験室で確認されました。
競合阻害は、基質と基質に似た化学物質の両方が酵素に与えられたときに発生します。酵素触媒の「ロックキー理論」を使用して、阻害が発生する理由を説明できます。
ロック アンド キー理論では、「アクティブ サイト」の概念が使用されます。この理論によると、酵素の表面の 1 つの領域は、基質に対して大きな親和性を持っています。基質は、反応生成物により容易に変換されるように保持されます。酵素を鍵、基質を鍵とすれば、鍵が鍵に差し込まれ、ドアが開き、反応が始まります。
基質のように見える阻害剤が存在する場合、それは酵素ロック位置について基質と競合します。インヒビターが優勢になると、ロックを制御しますが、ロックを解除することはできません。
その結果、阻害剤がアクセス可能な酵素部位の一部を占めるため、観察されたプロセスが遅くなります。その部位に適合しない異物が存在する場合、酵素はそれを拒否し、基質を受け入れ、反応は適切に継続します.
非競合的阻害剤は、酵素に添加すると、酵素が基質を受け入れられなくなる原因となる物質です。
したがって、利用可能な酵素部位の一部が阻害剤によって占められているため、観察された反応は遅くなります。その部位に適合しない異種物質が存在すると、酵素はそれを拒絶し、基質を受け入れ、反応は正常に進行します。
非競合的阻害剤は、酵素に添加すると、基質を受け入れられないように酵素を変化させる物質と見なされます。
酵素阻害剤の種類
競争阻害
競合阻害では、基質と阻害剤が同時に酵素に結合することはできません。これは主に、基質も結合する酵素の活性部位に対する阻害剤の親和性によるものです。基質と阻害剤は、活性部位へのアクセスをめぐって競合します。
この形態の阻害は、十分に高い基質濃度 (Vmax は一定のまま) を使用することによって回避できます。つまり、阻害剤と競合します。ただし、Km 点、つまり Vmax の半分に到達するには、より高い濃度の基質が必要になるため、見かけの Km は上昇します。競合阻害剤は、多くの場合、真の基質と構造的に同一です。
競争力のない抑制
非競合的阻害では、基質と阻害剤が同時に酵素に結合することはできません。これは主に、基質も結合する酵素の活性部位に対する阻害剤の親和性によるものです。基質と阻害剤は、活性部位へのアクセスをめぐって競合します。この形態の阻害は、十分に高い基質濃度 (Vmax は一定のまま) を使用することによって回避できます。つまり、阻害剤を打ち負かすことができます。ただし、Km 点、つまり Vmax の半分に到達するには、より高い濃度の基質が必要になるため、見かけの Km は上昇します。競合阻害剤は、多くの場合、真の基質と構造的に同一です。
非競争的阻害
阻害剤が酵素に結合すると、その活性は低下しますが、非競合的阻害では基質結合には影響しません。その結果、阻害の程度は阻害剤の濃度によってのみ決定されます。反応が効率的に実行できないため、Vmax は減少しますが、基質の実際の結合は定義により正常に機能し続けるため、Km は変化しません。
混合阻害
混合阻害では、阻害剤と酵素の基質の両方が酵素に結合できます。ただし、阻害剤の結合は基質の結合に影響を与え、その逆も同様です。
このタイプの阻害は、基質濃度を上げても軽減できますが、なくすことはできません。混合型阻害剤は活性部位に結合することができますが、阻害の大部分はアロステリック効果によるもので、阻害剤は酵素の異なるスポットに結合します。
酵素阻害剤の機能
酵素阻害剤は、酵素の触媒特性に影響を与え、その活性部位をブロックすることで、その活性を低下させます。
酵素によって触媒される反応が遅くなります。
細胞は、制御メカニズムとして阻害剤を使用します。
酵素阻害剤の役割
酵素の基本的な目的は反応を触媒することであるため、酵素は触媒反応を阻害しません。代わりに、阻害剤は酵素の機能を遅くするか、完全に停止させます。酵素には、特定の基質を適合させる活性部位があります (したがって、分解したり、基質を結合したりします)。酵素は複数の活性部位を持つことができ、「外来」分子が他のタスクを達成できるようにする他の領域を持つこともできます.
阻害剤には、競合阻害剤と非競合阻害剤の 2 種類があります。競合阻害剤は、酵素の活性部位に適合することを可能にする、酵素の通常の基質の化学構造に似た化学構造を持っています。違いは、通常の基質のように分解しないため、その活性部位がそれ以上の反応を触媒するのを止めることです.これらの阻害剤は通常一時的なものであり、特定のトリガーを通じて活性部位から移動します.
リアクターの最大速度に到達しますが、競合する阻害剤が基質を「置き換える」ため、速度は大幅に低下します。 「競合的」という言葉は、実際の基質と競合して触媒作用を遅らせるという事実を指します。
一方、非競合的阻害剤は活性部位には結合せず、酵素の別の部位に結合します。酵素に結合すると、酵素の活性部位の形状が変化します。つまり、基質がそこに収まらなくなり、触媒されなくなります (酵素の変性)。通常は永続的です。
遊離酵素の数は、最大反応速度の制限要因です。したがって、酵素がこれらの酵素の一部を取り出すと、最大反応速度が低下します。競合阻害剤は、基質と競合するため、Vmax (最大反応速度) は同じです。これは、基質分子の数が競合する阻害剤の数をはるかに超える場合、基質の数が非常に多いため、阻害剤は酵素に到達する機会すら得られないことを意味します.これらの基板は、アクティブ サイトのすべてのスペースを使い果たします。非競合的阻害剤は、阻害剤と競合せず、代わりに「排他的」部位を介して酵素に結合するため、そう呼ばれます。
身体は阻害剤を使用して、代謝プロセスなどの体内プロセスを制御します。これらのプロセスの生成物は、プロセス中の酵素の阻害物質になることがあるため、生成される製品が多いほど、プロセスが遅くなります.
結論
酵素阻害剤は自然界に存在するか、実験室で合成されます。酵素阻害剤は、生存に必要な天然の酵素阻害剤であり、さまざまな代謝活動を調節します。さらに、自然界に存在する毒物は通常、捕食者、被食者、および競合種を有毒にするために進化した酵素阻害剤です。これらの自然毒には、地球上で最も致命的な物質が含まれています。
人工阻害剤には、マラチオンなどの殺虫剤、グリホサートなどの除草剤、トリクロサンなどの消毒剤が含まれます。他の合成酵素阻害剤は、アセチルコリンを分解する酵素アセチルコリンエステラーゼを遮断し、化学兵器で神経剤として使用されます.
