Inibição Enzimática

Inibidor: substância que diminui a velocidade de uma

reacção catalisada enzimaticamente quando presente na

mistura reaccional

• Inibição irreversível:

Conduz à inactivação total do enzima.

Exemplos: metais pesados, gases de nervos, venenos,...

• Inibição reversível:

O inibidor forma um complexo dinâmico com enzima

Tipos de Inibição

irreversívelE+I EI→

IE+I EIK→←

Inibição reversível total versus parcial

• Inibição reversível total:

O complexo enzima-inibidor não apresenta qualquer actividade catalítica:

•Inibição reversível parcial:

O complexo enzima-inibidor apresenta actividade catalítica residual:

EI+A EAI

EA+I EAI EI+P

→ ←

→ → ←

Consideram-se dois tipos de inibição reversível:

2

2

E+A EA E+P

EA+I EAI EI+P

k

k ′

→ → ←

→ → ←

2 2 20k k k′ ′≠ >

Inibição competitiva (total)

Inibidor competitivo: substância que compete com o substrato pelo acesso ao centro activo do enzima.

Exemplo: o malonato é um inibidor competitivo da succinato desidrogenase, que catalisa a conversão de succinato em fumarato:

Succinato Malonato

A semelhança estrutural entre succinato e malato explica que este último possa actuar como inibidor competitivo da succinato desidrogrenase.

Inibição competitiva (total)

Complexo enzima+inibidor competitivo

Enzima DHFR em complexo com o metotrexato

ácido dihidrofólico metotrexato (Trexall)

afinidade ~1000x superior

Inibição competitiva (total)

Mecanismo de equilíbrio capaz de produzir uma cinética de inibição competitiva:

s 2

ic

E+A EA E+P

+

I

EI

K k

K

→ →←

↑↓ max0

mic

[A]

[I]1 [A]

Vv

KK

= + +

0[E] [E]+[EA]+[EI]=

ic

[E][I]

[EI]K =

m

[E][A]

[EA]K =

0 0[A] [E]>>

0 0[I] [E]>>

appmaxpp

m0 a

[A]

[A]v

V

K=

+

mic

appm

apm x x

pa ma

[I]1K KK

VV

= +

=

[A]

vo

appm mαK K=

Representação gráfica da inibição competitiva

[I]=0

[I]=Ki

[I]=3Ki

[I]

crescente

Representação gráfica da inibição competitiva

(Gráfico de Lineweaver-Burke)

Declive = Km(1+[I]/Kic)/Vmax

O. na origem = 1/Vmax

[I] crescente

1/[A]

1/vi

[I] = 0

[I] = 2[I] = 4

Representação gráfica da inibição competitiva

(Gráfico de Hanes-Woolf)

[A]/v

[A]

Representação gráfica da inibição competitiva

(Gráfico de Eisenthal-Cornish-Bowden)

Inibição competitiva - fracção de inibição

[A]

v0

[I]=KI

Km(1+[I]/KI)

[I]=0

Vmax

Fracção de inibição

0

0

1iv

iv

= −

0

0

- fracção de inibição

- velocidade na ausença de inibidor

- velocidade na presença de inibidori

i

v

v

i

[A]

Na inibição competitiva a fracção de inibição diminui com a concentração

de substrato.

Inibição anti-competitiva (total)

Inibidor anti-competitivo: substância capaz de se ligar ao complexo enzima-substrato, mas não ao enzima livre.

Exemplos: Inibição da Inibição da mio-inositol fosfatase pelo ião Li+; inibição da 3-fosfokimato-1-carboxiviniltransferase (EPSP sintase) pelo glifosato

glifosato

EPSP synthase

Síntese dos aminoácidos aromáticos

Inibição anti-competitiva (total)

Mecanismo de equilíbrio capaz de produzir uma cinética de inibição anti-competitiva:

s 2

iu

E+A EA E+P

+

I

EAI

K k

K

→ →←

↑↓

max0

miu

[A]

[I]1 [A]

Vv

KK

=

+ +

0[E] [E]+[EA]+[EI]=

iu

[EA][I]

[EAI]K =

m

[E][A]

[EA]K =

0 0[A] [E]>>

0 0[I] [E]>>

appmaxpp

m0 a

[A]

[A]v

V

K=

+

appm

appma

miu

maxi

xu

[I]1

[I]1

KK

VK

K

V

= +

= +

max

iu0

m

iu

[A][I]

1

[A][I]

1

V

Kv

K

K

+

=+

+

appmaxa

m

m mpp

axVV

K K=

Representação gráfica da inibição anti-competitiva

Gráfico de Lineweaver-Burke

[I] crescente1/vi

1/[A]

Declive = Km/Vmax

O. na origem = (1+[I]/Kiu)/Vmax

[I] = 0

[I] = 2

[I] = 4

Gráfico de Hanes-Woolfe

Gráfico de Eisenthal-Cornish-Bowden

Inibição anti-competitiva - fracção de inibição

Na inibição anti-competitiva a fracção de inibição aumenta com a

concentração de substrato.

Inibição mista

s 2

ic iu

E+A EA E+P

+ +

I I

EI EAI

K k

K K

→ →←

↑↓ ↑↓

Inibição mista: caracteriza-se por um comportamento cinético que incorpora componentes competitiva e anti-competitiva. Um mecanismo que explica esta cinética:

max0

mic iu

[A]

[I] [I]1 1 [A]

Vv

KK K

= + + +

icm

iu

max

appm

appmax

app appm max

iu

m maxic

[I]1

[I]1

[I]1

[I]1

KK

K

VK

K VK

K

V

K V

+

= +

= +

= +

Gráfico de Lineweaver-Burke

Gráfico de Hanes-Woolfe

Gráfico de Hanes-Woolfe

Gráfico de Hanes-Woolfe

Gráfico de Eisenthal-Cornish-Bowden

Gráfico de Eisenthal-Cornish-Bowden

Gráfico de Eisenthal-Cornish-Bowden

Inibição não-competitiva

ic

[E][I]

[EI]K = iu

[EA][I]

[EAI]K =

ic iu

[E][I] [EA][I]

[EI] [EAI]K K= ⇒ =

[E] [EI]

[EA] [EAI]=

Caso particular (bastante raro) da inibição mista, em que Kic=Kiu:

Ou seja, o inibidor não afecta o equilíbrio de associação enzima-substato.

(iões metálicos, protão...)

max0

mic iu

[A]

[I] [I]1 [A] 1

Vv

KK K

= + + +

max0

m

[A]

[I] [I]1 [A] 1

Vv

KK K

= + + +

max

0m

[I][A] 1

[A]

VK

vK

+

=+

appm

appm m xax

m

a

[I]1

K

V

K

VK

=

= +

Inibição não-competitiva

Fazendo K=Kic= Kiu , fica:

Manutenção do valor de Km, diminuição do Vmax.

A inactivação parcial do enzima pode provocar uma aparência de inibição

não-competitiva

Inibição mista

A inibição mista como manifestação cinética da interacção de um inbidor com um enzima é um fenómeno relativamente raro. É muito mais frequente observar este tipo de comportamento como caso especial da inbição pelo produto, quando existem outras formas do enzima além da forma activa.

No caso mais simples, existe uma forma inactiva do enzima, E’, que se converte lentamente na forma activa E:

A equação de velocidade para este mecanismo tem a seguinte forma:

Sendo:

Inibição mista