Аллостеричне гальмування (неконкурентне гальмування)

В аллостеричне гальмування або неконкурентне гальмування Інгібітори зв'язуються з аллостеричним центром ферменту і таким чином знижують його активність. Зв'язування призводить до зміни конформації, яка частково або повністю блокує функцію ферменту. Аллостеричне гальмування розглядається як терапія раку.

Що таке аллостеричне гальмування?

У медицині гальмування - це уповільнення, затримка або блокування біологічних процесів. Дія може припинитися через гальмування. У біохімії інгібування зазвичай відповідає інгібуванню ферменту. Цей тип гальмування може бути або конкурентним, або неконкурентним. Неконкурентне гальмування також називають аллостеричним гальмуванням.

При такому типі гальмування метою є зв'язування інгібіторів за межами активних центрів інгібуються процесів. Використовувані інгібітори та їх зв’язки негативно впливають на функцію ферменту, що бере участь у процесі. Використовувані інгібітори також називаються алостеричними ефекторами і, на відміну від конкурентного інгібування ферментів, накопичуються не в активному центрі процесу, а в інших місцях відповідного ферменту. Вони розташовані в алостеричному центрі ферменту і таким чином змінюють його конформацію. Ця зміна конформації унеможливлює або принаймні важко ферменту прив'язувати субстрат до активного сайту.

Функція та завдання

Ферменти - важливі компоненти кожного організму. Власні речовини організму беруть участь у всіх обмінних процесах і каталізують більшість біохімічних реакцій. Клітинам організму потрібні певні механізми для регулювання ферментативних процесів, щоб впливати на специфічну активність ферментів.

Ферменти часто активуються за допомогою модифікацій і їх активність регулюється. Зв'язування з певними речовинами також може грати роль у регуляції ферментативної діяльності. Сполучні речовини також називають ефекторами, які, залежно від їх впливу на фермент, називаються або активаторами, або інгібіторами. Активатори підвищують ферментативну активність і сприяють пов'язаній з ними реакції. Інгібітори знижують ферментативну активність та інгібують відповідні реакції.

Інгібітори в активному центрі ферменту викликають те, що відомо як конкурентне інгібування, і займають місця зв'язування активного центру. У разі неконкурентного гальмування інгібітор зв'язується з аллостеричним центром певного ферменту і, таким чином, призводить до структурних змін активного центру. В результаті цих процесів фермент частково або повністю втрачає свою функцію. Інгібування зворотного зв'язку або інгібування кінцевого продукту є особливою формою цього типу інгібування. Продукт синтетичних ланцюгів аллостерично інгібує фермент, що бере участь у синтезі.

Всі типи аллостеричного гальмування можуть бути зворотніми. Цей процес відповідає видаленню алостричних ефекторів. Будь-яке неконкурентне інгібування засноване на зв'язуванні інгібітора I з аллостеричним центром ферменту Е. Це зв'язування не впливає на зв'язування субстрату. Інгібітор може зв'язуватися не тільки з вільним ферментом, але і з його ферментно-субстратним комплексом, оскільки він не повинен зв'язуватися у зв'язуючої частини ферменту. Відповідний субстрат також реагує аналогічно з комплексом інгібітора ферментів. Однак утворений фермент-інгібітор-субстратний комплекс не розщеплює отриманий продукт. В окремих випадках неконкурентного гальмування специфічна поведінка інгібіторів може більш-менш відхилятися від нормального випадку.

Хвороби та недуги

Пригнічення ферментативних процесів є життєво важливим типом регуляції в організмі людини. Вони можуть бути порушені, наприклад, генетичними дефектами, особливо мутаціями. Такі мутації можуть впливати на різні будівельні блоки в організмі людини, які відіграють роль у пригніченні ферментів. Наслідки відсутності гальмування можуть бути найрізноманітнішими.

Наприклад, підвищений рівень сечової кислоти може бути пов'язаний з порушеннями ферментативного гальмування. Якщо концентрація сечової кислоти в крові підвищена і недостатньо виводиться з сечею, солі відкладаються в суглобах і, таким чином, можуть сприяти утворенню подагричних вузликів. Кристали сечової кислоти викликають запальні реакції у внутрішній шкірі суглобів, наприклад, пов'язані з гострим нападом подагри. Підвищена сечова кислота може бути наслідком дефекту аллостеричного гальмування, що сприяє посиленню біосинтезу так званих пуринових нуклеотидів.

Аллостеричні гальмування не тільки складають основу різних захворювань, але зараз також використовуються медициною в лікувальних цілях. Наприклад, аллостеричне інгібування BCR-ABL є сучасним терапевтичним принципом хромосомно-позитивного лейкемії. Сучасна медицина також застосовує принцип аллостеричного гальмування в інших областях терапії раку. Вчені зараз шукають інгібіторів в контексті досліджень раку. У цьому контексті американські дослідницькі групи відкрили, наприклад, білки Ral, які, як видається, представляють особливий інтерес для досліджень раку. Однак говорити про застосовний препарат поки не можна. Тим не менш, аллостеричне, неконкурентне гальмування - це сфера, яка допоможе формувати майбутнє терапії раку.