Allosterisk inhibering (ikke-konkurrencedygtig inhibering)

I allosterisk inhibering eller ikke-konkurrencedygtig hæmning Inhibitorer binder til et enzyms allosteriske centrum og reducerer på denne måde dens aktivitet. Bindingen resulterer i en ændring i konformation, som delvist eller fuldstændigt blokerer enzymets funktion. Allosterisk hæmning betragtes som en terapi mod kræft.

Hvad er allosterisk inhibering?

Inden for medicin er hæmning en afmatning, forsinkelse eller blokering af biologiske processer. Handlingen kan standse på grund af hæmningen. I biokemi svarer en inhibering normalt til en enzyminhibering. Denne type hæmning kan være enten konkurrencedygtig eller ikke-konkurrencedygtig. Den ikke-konkurrenceprægede hæmning kaldes også allosterisk inhibering.

Med denne type inhibering er målet at binde inhibitorerne uden for de aktive centre i processerne, der skal inhiberes. De anvendte hæmmere og deres bindinger har en negativ indflydelse på funktionen af ​​et enzym involveret i processen. De anvendte inhibitorer omtales også som allosteriske effekter, og i modsætning til den konkurrenceprægede inhibering af enzymer akkumuleres det ikke i det aktive procescenter, men på andre steder i det respektive enzym. De er placeret i enzymets allosteriske centrum og ændrer på denne måde dens konformation. Denne ændring i konformation gør det umuligt for enzymet at binde et substrat til det aktive sted eller i det mindste gøre det vanskeligt.

Funktion & opgave

Enzymer er essentielle komponenter i enhver organisme. Kroppens egne stoffer er involveret i alle metaboliske processer og katalyserer de fleste af de biokemiske reaktioner. Celle i kroppen har brug for visse mekanismer til at regulere enzymatiske processer for at påvirke enzyms specifikke aktivitet.

Enzymer aktiveres ofte via modifikationer, og deres aktivitet er reguleret. Bindingen til visse stoffer kan også spille en rolle i reguleringen af ​​enzymaktiviteter. Bindende stoffer kaldes også effektorer, som afhængigt af deres virkning på enzymet kaldes enten aktivatorer eller hæmmere. Aktivatorer øger den enzymatiske aktivitet og fremmer den tilhørende reaktion. Inhibitorer reducerer enzymatiske aktiviteter og hæmmer de respektive reaktioner.

Inhibitorer i det aktive centrum af enzymet skaber det, der er kendt som konkurrencedygtig inhibering, og optager bindingsstederne for det aktive center. I tilfælde af ikke-konkurrencedygtig inhibering binder inhibitoren til det allosteriske centrum af et bestemt enzym og bevirker således en strukturel ændring i det aktive center. Som et resultat af disse processer mister enzymet enten delvist eller fuldstændigt sin funktion. Feedbackhæmning eller slutproduktinhibering er en speciel form for denne type inhibering. Et produkt af syntetiske kæder hæmmer allosterisk et enzym involveret i syntesen.

Alle typer allosterisk inhibering kan vendes. Denne proces svarer til fjernelse af de allostriske effektorer. Enhver ikke-konkurrencedygtig inhibering er baseret på binding af inhibitor I til det allosteriske centrum af enzym E. Denne binding påvirker ikke substratbinding. Inhibitoren kan ikke kun binde til det frie enzym, men også til dets enzym-substratkompleks, da den ikke behøver at binde i den bindende del af et enzym. Det respektive substrat reagerer også analogt med et enzyminhibitorkompleks. Et dannet enzyminhibitor-substratkompleks opdeler imidlertid ikke det resulterende produkt. I individuelle tilfælde af ikke-konkurrencedygtig hæmning kan den specifikke opførsel af hæmmere afvige mere eller mindre fra det normale tilfælde.

Sygdomme og lidelser

Hæmning af enzymatiske processer er en vigtig type regulering i den menneskelige krop. De kan for eksempel forstyrres af genetiske defekter, især af mutationer. Sådanne mutationer kan påvirke forskellige byggesten i den menneskelige krop, der spiller en rolle i enzyminhibering. Konsekvenserne af ikke at blive hæmmet kan varieres.

For eksempel kan forhøjede urinsyreniveauer være forbundet med lidelser i enzymatisk inhibering. Hvis urinsyrekoncentrationen i blodet øges, og der ikke udskilles nok med urinen, afsættes saltene i leddene og kan således fremme dannelsen af ​​gigtiske knuder. Urinsyrekrystaller forårsager inflammatoriske reaktioner i den indre hud i leddene, da de er forbundet med et akut gigtangreb. Den forøgede urinsyre kan skyldes en defekt i den allosteriske inhibering, der favoriserer en øget biosyntese af såkaldte purinukleotider.

Allosteriske hæmninger danner ikke kun grundlaget for forskellige sygdomme, men anvendes nu også af medicin til terapeutiske formål. Den allosteriske inhibering af BCR-ABL er for eksempel et aktuelt terapeutisk princip for kromosom-positiv leukæmi. Moderne medicin bruger også princippet om allosterisk hæmning i andre områder af kræftterapi. Forskere er i øjeblikket på udkig efter hæmmere i forbindelse med kræftforskning. I denne sammenhæng har amerikanske forskningsgrupper for eksempel opdaget Ral-proteinerne, som synes at være af særlig interesse for kræftforskning. Det er dog endnu ikke muligt at tale om et anvendeligt stof. Ikke desto mindre er allosterisk, ikke-konkurrencedygtig hæmning et område, der vil hjælpe med at forme fremtiden for kræftbehandling.