Обратимый ингибитор

Cтраница 4

Встречаются ингибиторы ферментативных реакций, которые, строго говоря, не могут быть отнесены ни к обратимым, ни к необратимым ингибиторам. Речь идет об ингибиторах, которые при взаимодействии с ферментом образуют первоначально диссоциирующий комплекс, однако этот комплекс аналогично фермент-субстратному комплексу претерпевает дальнейшие химические превращения с образованием более прочных связей между ингибитором и ферментом и которые могут разрываться, например, под действием воды, с освобождением фермента и образованием продуктов распада ингибитора. Примером таких ингибиторов в отношении некоторых гидролаз эфиров карбоновых кислот могут быть производные N-алкилкарбаминовых кислот, которые до недавнего времени относились к обратимым ингибиторам. [46]

Активация проингибитора и его превращение в ингибитор в отсутствие гемина проходит две фазы. Сначала, в течение минут, проингиби-тор без гемина превращается в так называемый обратимый ингибитор; добавление к нему гемина снова переводит его в состояние проингибитора. Природа этого превращения, обязательно требующего физиологической температуры, не ясна; так как общие физические параметры этого белка в состоянии проингибитора и обратимого ингибитора одинаковы, предполагают какую-то внутримолекулярную перестройку, приводящую к появлению ингибиторной активности. При дальнейшей инкубации, в течение часов, обратимый ингибитор превращается в необратимый ингибитор. Наоборот, SH-соединения типа восстановленного глютатиона, р-меркаптоэтанола и дитиотреита препятствуют превращению обратимого ингибитора в необратимый ингибитор. При превращении происходит также автофосфорилирование ингибитора за счет АТФ. [47]

Следует подчеркнуть, что при крайних значениях концентрации водородных ионов, как правило, возникает необратимая денатурация белков, в то время, как относительно небольшие изменения рН на скорость реакции влияют обратимо. Таким образом, в данном случае наблюдается полная аналогия с ингибиторами, среди которых для исследования строения ферментов наибольший интерес представляют реагенты, не вызывающие неспецифической денатурации белка. Аналогия эта неслучайна, ибо, как мы увидим дальше, водородные ионы ( так же, как и ионы гидроксила) в умеренной концентрации являются специфическими обратимыми ингибиторами ферментов. Эта специфика особенно проявляется в том, что оптимальное значение рН, при котором наблюдается максимальная скорость реакции, служит характерным признаком каждого фермента. [48]

Хотя результаты многих опытов указывают на полную обратимость ингибирования холинэстеразы под действием таких карбаматов, как эзерин, простигмин и карбаминохолин, существуют немногочисленные данные, свидетельствующие о том, что процесс, хотя бы частично, может быть необратимым. Так, Коен и его сотрудники [51] нашли, что холинэстеразы после ингибирования эзерином необходимо диализовать в течение нескольких часов, прежде чем их активность начнет восстанавливаться. Указания многих авторов, что эзерин и простигмин ведут себя как обратимые ингибиторы, могут быть объяснены тем, что были выбраны неблагоприятные условия реакции. Поскольку необратимая реакция является очень медленной, а самопроизвольная диссоциация комплекса фермент-ингибитор происходит довольно быстро ( в зависимости от характера алкильных групп [52]), то опыты в малом интервале времени не могут дать необходимых сведений. [50]

Холинэстеразы с высокой скоростью гидролизуют холиновые и тиохолиновые эфиры. Возможность аналитического применения холинэстераз обусловлена тем, что их активность в заметной мере зависит от присутствия в растворе токсичных веществ ( ингибиторов) [83,84], причем некоторые из них действуют необратимо, а другие - обратимо. К необратимым ингибиторам холинэстераз относятся эфиры фосфорной, фосфо-новой и пирофосфорной кислот, в том числе и фосфорорганические пестициды, многие из которых являются суперэкотоксикантами. Действие этих соединений на холинэстеразы специфично: они ковалентно связываются с активным центром фермента и дезактивируют его. Из обратимых ингибиторов интерес представляют ионы ртути, свинца и других тяжелых металлов. [51]

Холинэстеразы с высокой скоростью гидролизуют олиловые и тиохолиновые эфиры. Возможность аналитического применения холинэстераз обусловлена тем, что их активность в заметной мере зависит от присутствия в растворе токсичных веществ ( ингибиторов) [83,84], причем некоторые из них действуют необратимо, а другие - обратимо. К необратимым ингибиторам холинэстераз относятся эфиры фосфорной, фосфо-новой и пирофосфорной кислот, в том числе и фосфорорпшические пестициды, многие из которых являются суперэкотоксикантами. Действие этих соединений на холинэстеразы специфично: они ковалентно связываются с активным центром фермента и дезактивируют его. Из обратимых ингибиторов интерес представляют ионы ртути, свинца и других тяжелых металлов. [52]

Следует сказать, что кинетический метод исследования сыграл и еще сейчас играет важнейшую роль в изучении механизма взаимодействия ФОС с холинэстеразами. Метод позволяет производить сопоставление специфической реакционноспособности и химического строения ФОС. При использовании полифункциональных ФОС в качестве химических шаблонов появляется возможность исследования структуры активных центров холинэстераз. Для количественной оценки реакционноспособности необратимых ингибиторов нельзя было обойтись величиной 1БО, которая широко применялась при оценке действия обратимых ингибиторов. Если в первые годы изучения ФОС величина 16о по аналогии с исследованиями обратимых ингибиторов холинэстераз типа фи-зостигмина, часто использовалась для оценки антиферментной активности, то в дальнейшем стали появляться работы по измерению кинетики взаимодействия ФОС ( подробнее обоснование такого подхода см. стр. [54]

Ингибиторы ферментативных каталитических реакций часта подразделяют на обратимо и необратимо действующие. Эта классификация основана на легкости отделения ингибитора от фермента при помощи физического метода типа диализа. Так, например, эзерин описан как обратимый ингибитор, в то время как фосфорсодержащие соединения подобно диизопропилфосфофториду ( DPF) принадлежат к необратимым ингибиторам холинэстеразы. Однако, поскольку рассматриваются механизмы ингибирования, эта классификация только вносит неопределенность, так как из нее вытекает, что обратимые и необратимые ингибиторы действуют различным образом; в действительности оба типа ингибиторов действуют, соединяясь с ферментом с образованием неактивных комплексов, обладающих весьма различными константами диссоциации. Необратимые ингибиторы образуют комплексы с очень малыми константами диссоциации и поэтому удаляются из комплекса путем диализа только очень медленно, тогда как обратимые ингибиторы образуют комплексы с высокими константами диссоциации и поэтому на всех стадиях удаления присутствует избыток несвязанного ингибитора, поддающегося диализу. Однако более полезным оказывается подразделение ингибиторов на конкурентные и неконкурентные ( хотя многие ингибиторы обнаруживают смешанное поведение), так как эти ингибиторы действуют различными путями и кинетические уравнения для них разные. [55]

Необратимое ингибирование SH-фермента иодацетамидом. [56]

Сукцинатдеги-дрогеназа входит в состав группы ферментов, катализирующих реакции цикла трикарбоновых кислот-конечный метаболический путь окислительного разрушения углеводов и жиров в митохондриях. Этот фермент катализирует отщепление двух атомов водорода от сук-цината-по одному от каждой из двух метиленовых ( - СН2 -) групп. Сукци-натдегидрогеназа ингибируется мало-натом, который напоминает сукцинат тем, что он также содержит две карбоксильные группы, принимающие при рН 7 0 ионизированную ( депротонирован-ную) форму. Однако он отличается от сукцината тем, что в его молекуле имеется только три атома углерода. Сукцинат-дегидрогеназа не способна отщеплять водород от малоната, но малонат занимает активный центр фермента, не давая ему возможности взаимодействовать с нормальным субстратом. Малонат является обратимым ингибитором, так как повышение концентрации сукцината при заданной концентрации малоната снижает степень ингибирования фермента. [57]

Страницы: 1 2 3 4