Enzim inhibitörü, bir enzime bağlanan ve onun azaltan bir moleküldür. Bir enzimin aktivitesini engellemek, bir patojeni öldürebildiği veya bir metabolik dengesizliği düzeltebildiği için, çoğu ilaç aslında birer enzim inhibitörüdür. Ayrıca herbisit ve pestisit olarak da kullanılırlar. Enzimlere bağlanan her molekül inhibitör değildir; enzim aktivatörleri enzimlere bağlanıp onların enzim aktivitesini artırırlar.
Bir inhibitörün bağlanması bir substratın enzimin aktif bölgesine girmesine durdurabilir ve/veya enzimin kataliz yapmasını engelleyebilir. İnhibitör bağlanması veya tersinmez olabilir. Tersinir olmayan inhibitörler genelde enzim ile reaksiyona girip onu kimyasal olarak değiştirir. Bu inhibitörler enzimin aktivitesi için esas olan amino asit kalıntılarını değişime uğratırlar. Buna karşın, tersinir inhibitörler non-kovalent olarak bağlanır ve inhibitörün enzime mi, enzim-substrat kompleksine mi, yoksa ikisine birden mi bağlı olmasına bağlı olarak, farklı tip inhibisyonlar meydana gelir.
Çoğu ilaç molekülü enzim inhibitörüdür, bu yüzden onların keşfi ve geliştirilmesi biyokimya ve farmakolojide aktif bir araştırma konusudur. İlaç özelliği olan bir enzim inhibitörü çoğu zaman (başka proteinlere bağlanmaması) ve güçlülüğü (enzimi inhibe etmesi için gereken konsantrasyonu belirtmeye yarayan ) ile değerlendirilir. Yüksek bir spesifisite ve güçlülük (potans), bir ilacın az ve dolasıyla toksisitesinin düşük olmasını sağlar.
Enzim inhibitörleri doğada da bulunur ve metabolizmanın düzenlenmesinde görev alır. Örneğin, bir metabolik yolaktaki enzimler, son ürünler tarafından inhibe edilebilir. Bu tip , ürünler birikmeye başlayınca yolaktaki akıyı yavaşlatır ve bu yüzden hücre içinde homeostaz sağlamanın önemli bir yoludur. Diğer hücresel enzim inhibitörleri ise bir hedef enzime spesifik olarak bağlanıp onu inhibe edebilen proteinlerdir. Bu sayede hücreye zarar verebilen enzimler, örneğin proteaz veya nükleazlar, kontrol altında tutulabilir. Bunun iyi bilinen bir örneği , bu protein, bilinen en sıkı protein-protein etkileşimi ile ribonükleazlara bağlanır. Doğal enzim inhibitörleri zehir de olabilirler, yırtıcılara karşı savunma olarak veya av öldürmek için kullanılırlar.
Tersinir inhibitörler
Tersinir inhibitör tipleri
Tersinir inhibitörler kovalent olmayan etkileşimlerle (hidrojen bağları, ve iyonik bağlar ile) enzimlere bağlanir. İnhibitör ile aktif bölge arasındaki birden çok zayıf bağ birleşip güçlü ve spesifik bir bağlanma meydana getirir. Substrat ve tersinmez inhibitörlerin aksine, tersinir inhibitörler genelde enzime bağlı iken kimyasal reaksiyona girmezler ve seyreltme yoluyla kolaylıkla giderilebilirler.
Dört tür tersinir enzim inhibitörü vardır. Enzim substratının konsantrasyonunu değiştirmenin inhibitör üzerindeki etkisine göre bunlar sınıflandırılır.
- da, substrat ve inhibitör enzime aynı zamanda bağlanamaz, soldaki şekilde gösterildiği gibi. Genelde bunun nedeni, substratın enzim üzerinde bağlandığı aktif bölge için inhibitörün de bir çekiciliği () olmasıdır. Sustrat ve inhibitör enzimin aktif bölgesi için yarışır. Substrat konsantrasyonunun yeterince yükseltilmesiyle bu tip bir inhibisyonun üstesinden gelinebilir. Yarışmalı inhibitörler genelde asıl substrata yapısal olarak benzer (aşağıda verilen örneklere bakınız).
- , inhibitör sadece substrat enzim kompleksine bağlanır, sınırlı yarışmalı inhibisyon ile karıştırılmamalıdır. Hem Vmax hem Km azalır ( ile, etkinleşmiş kompleksin azaltılması sonucu maksimum hız azalırken bağlanma verimliliği artar).
- , inhibitör ve substrat aynı zamanda enzime bağlanabilir. Ancak, inhibitörün bağlanması substratın bağlanmasını, substratın bağlanması da inhibitörünkünü etkiler. Substratın konsantrasyonunu artırmakla bu tip inhibisyon azaltılabilir ama tamamen üstesinden gelinemez. Karışık tipli inhibitörlerin aktif bölgeye bağlanması mümkün olmakla beraber, bu tip inhibisyon genelde inhibitörün enzim üzerinde başka bir yere bağlanmasından kaynaklanan bir etkinin sonucudur. İnhibitörün bağlanması, enzimin konformasyonunu (yani üçüncül yapısı veya üç boyutlu şeklini) değiştirir, öyle ki substratın aktif bölgeye olan afinitesi azalır.
- bir karışık inhibisyon biçimidir, inhibitörün enzime bağlanması azaltır ama substratın bağlanmasına etki etmez. Bunun sonucunda inhibisyonun derecesi sadece inhibitör konsantrasyonuna bağlı olur.
Tersinir inhibisyonun nicel betimlemesi
Tersinir inhibisyon, inhibitörün enzime ve enzim-substrat kompleksine ve enzimin kinetik katsayılarına etkisi ile nicel olarak betimlenebilir. Aşağıda verilen klasik Michaelis–Menten düzenine göre, bir enzim (E), substratı (S)'ye bağlanıp bir ES enzim-substrat kompleksi oluşturur. Kataliz sonucu bu kompleks ayrışır, bir ürün (P) ve serbest enzim salınır. İnhibitör (I), E veya ES'ye bağlanabilir, bunlara bağlanma katsayısı (sırasıyla) Ki veya Ki' olarak gösterilir.
|
Bir enzimin birden çok substratı olunca, hangi substratın değerlendirildiğine bağlı olarak inhibitörler farklı inhibisyon tipleri gösterebilirler. Bunun nedeni, aktif bölgede iki farklı bağlanma yerinin olmasıdır. Örneğin, bir inhibitör, birinci bağlanma yerinde A substratı ile yarışabilir ama ikinci bağlanma yerinde B substratı için yarışmasız bir inhibitör olabilir.
Bir tersinir inhibitörün ayrışma katsayısının ölçümü
Yukarıda belirtildiği gibi, bir enzim inhibitörü iki ayrışma katsayısı, Ki ve Ki', ile nitelenir, bunlar sırasıyla onun enzime ve enzim-substrat kompleksine bağlanması içindir. Enzim-inhibitör katsayısı Ki çeşitli yöntemlerle doğrudan ölçülebilir. Çok yüksek doğruluklu bir ölçüm yöntemi ; inhibitör bir enzim çözeltisi içine titre edilirken salınan veya soğurulan ısı ölçülür.
Buna karşın, öbür ayrışma katsayısı Ki' ölçülmesi daha zor bir değerdir, çünkü enzim-substrat kompleksi kısa ömürlüdür ve bir kimyasal reaksiyon geçirip ürünü oluşturmaktadır. Dolayısıyla Ki' genelde dolaylı olarak ölçülür, çeşitli substrat ve inhibitör konsantrasyonlarında ölçülür ve modifiye edilmiş bir Michaelis–Menten denklemine veriler uydurulur:
burada α ve α' parametreleri inhibitör konsantrasyonu ve onun iki ayrışma katsayıları ile tanımlanır:
Dolayısıyla, inhibitör varlığında, enzimin fiili Km ve Vmax değerleri α/α')Km ve (1/α')Vmax olur, sırasıyla. Ancak, bu değiştirilmiş Michaelis-Menten denklemi, inhibitörün enzime bağlanmasının dengeye ulaştığını varsayar, oysa bu, nanomolar-altı ayrışma katsayılı inhibitörler için çok yavaş bir süreç olabilir. Böylesi durumlarda, sıkı bağlanan inhibitörün tersinmez bir inhibitör olduğunu varsaymak genelde daha pratiktir. Buna rağmen, eğer Ki bağımsız olarak ölçülebilirse, Ki' değerini kinetik olarak kestirmek mümkün olabilir.
Farklı tip tersinir enzim inhibitörlerinin enzim aktivitesi üzerindeki etkileri Michaelis-Menten denkleminin grafik temsilleri ( ve gibi) aracılığıyla görselleştirilebilir. Örneğin, sağdaki Lineweaver–Burk grafiğinde, yarışmalı inhibisyon doğruları y-ekseninde kesişerek bu tür inhibitörlerin Vmax üzerinde bir etkisi olmadığını gösterir. Benzer şekilde, yarışmasız inhibisyon doğruları x-ekseni üzerinde kesişir ve bu inhibitörlerin Km üzerinde bir etkisi olmadığını gösterir. Ancak, bu tür grafiklerden Ki ve Ki' değerlerini kestirmek zordur, bu yüzden, yukarıda belirtildiği gibi, bu katsayıların daha güvenilir olan nonlineer regresyon yöntemleri ile kestirilmesi önerilir.
Özel durumlar
- Kısmen yarışmalı inhibisyon mekanizması, karışık yarışmalınınkine benzer. Ama, EIS kompleksinin katalitik aktivitesi vardır ve bu aktivite enzim substrat (ES) kompleksinin aktivitesinden daha düşük ve hatta (kısmen yarışmalı aktivasyon durumunda) daha yüksek olabilir. Bu inhibisyon tipik olarak daha düşük bir Vmax ama aynı kalmış bir Km değeri gösterir.
- inhibitör enzim-substrat kompleksine bağlanır ama serbest enzime bağlanmazsa meydana gelir. EIS kompleksi katalitik olarak inaktiftir. Bu biçim inhibisyon enderd görülür ve hem Vmax hem de Km değerinde azalmaya yol açar.
- Substrat ve ürün inhibisyonu, ya substrat ya da ürünün enzim aktvitesini inhibe etmesi durumudur. Bu inhibisyon yarışmalı, yarışmasız veya karışık özellik gösterebilir. Substrat inhibisyonunda enzim aktivitesi artan substrat konsantrasyonlarında giderek azalır. Bu, enzim üzerinde iki substrat bağlanma yeri olduğunun belirtisi olabilir. Düşük substrat konsantrasyonunda, yüksek afiniteli bağlanma yeri dolar ve normal kinetik davranış gözlemlenir. Ancak, yüksek konsantrasyonlarda, inhibisyona neden olan ikinci bağlanma yeri substrat ile dolar ve enzim inhibe olur. Ürün inhibisyonu metabolizmada sık görülen bir düzenleme (regülasyon) özelliğidir ve bir şekli olabilir.
- Yavaş-sıkı inhibisyon, ilk enzim-inhibitör kompleksi EI'nin, bir izomerizasyona uğrayıp daha sık bağlanmış bir EI* kompleksi oluşturması ile meydana gelir. İnhibisyon sürecinin tamamı tersinirdir. Bu, zamana bağlı olarak enzim inhbisyonunda bir artış şeklinde gözlemlenir. Bu şartlar altında geleneksel Michaelis-Menten kinetiği Ki için zamana bağlı olan ve sahte bir değer verir. Gerçek Ki değerini elde etmek için inhibitör bağlanmasın (kon) ve (koff) hız katsayılarının daha karmaşık bir analizi gerekir. Daha çok bilgi için aşağıda Tersinmez inhibitörler alt başlığına bakınız.
Tersinir inhibitörler için örnekler
Enzimler substratlarına sıkıca bağlanmak için evrimleşmiştir ve çoğu tersinir inhibitör enzimin aktif bölgesine bağlandığı için, bu inhibitörlerin yapısal olarak hedeflerinin substratına benzer bir yapı göstermesi şaşırtıcı değildir. Bu substrat taklitçilerinin bir örneği, HIV tedavisinde etkili bir grubu olan . Yapısı bir peptide dayalı olan ve üç peptit bağına sahip olan Ritonavir'in yapısı sağda gösterilmiştir. Bu ilaç HIV proteazının substratı olan proteine benzediği için, enzimin aktif bölgesine bağlanmak için bu substrat ile yarışır.
Enzim inhibitörleri çoğu zaman bir enzim tarafından katalizlenen reaksiyonun veya ara ürününü taklit edecek şekilde tasarlanır. Böylece geçiş hâlini stabilize edici enzim özelliği değerlendirilir ve substrata dayalı tasarımlara kıyasla daha iyi bir bağlanma afinitesi (daha düşük bir Ki) elde edilir. Bu tür bir geçiş hâli inhibitörüne örnek, antiviral bir ilaç olan oseltamivir'dir. Bu ilaç, viral nöraminidaz enziminin reaksiyonundaki halkasal düzlemsel özelliğini taklit eder.
Ancak, tüm inhbitörler substrat yapısına dayalı değildir. Örneğin, bir diğer HIV proteaz inhibitörü olan 'in yapısı sağda gösterilmiştir. Bu molekül bir peptidin yapısına dayalı değildir ve bir protein substratı ile bariz bir yapısal benzerliği yoktur. Bu peptit olmayan inhibitörler, peptit bağı içeren inhibitörlerden daha kararlı olabilir, çünkü için substrat değildir ve yıkıma uğrama olasılığı daha düşüktür.
İlaç tasarımında hedef enzimin gördüğü substrat konsantrasyonunu göz önüne almak önemlidir. Örneğin, bazı inhibitörlerinin kimyasal yapısı, bu enzimin substratlarından biri olan adenozin trifosfatınkine benzer. Ancak, basit yarışmalı inhibitör olan ilaçların hücredeki yüksek ATP konsantrasyonu ile yarışması gerekir. Protein kinazlar, kinazın substrat proteini ile etkileştiği bağlanma yeri için yarışarak da inhibe olabilir ve çoğu proteinin hücre içindeki konsantrasyonu ATP konsantrasyonundan çok daha düşüktür. Dolayısıyla, eğer iki protein kinaz inhibitörü aktif bölgeye benzer afinite ile bağlanırsa, ama biri ATP ile yarışmak zorunda ise, proteine bağlanan yerdeki yarışmalı inhibitör, enzimi daha etkili şekilde inhibe edecektir.
Tersinmez inhibitörler
Tersinmez inhibisyon tipleri
Tersinmez inhibitörler genelde bir enzimi kovalent olarak değişime uğratır (modifiye eder) ve dolayısıyla inhibisyon geriye döndürülemez. Tersinmez inhibitörler çoğu zaman reaktif fonksiyonel gruplar taşırlar, örneğin , aldehitler, haloalkanlar, alkenler, , , . Bu elektrofilik gruplar amino asit yan zincirleri ile tepkiyip (adduct) oluştururlar. Değişime uğrayan amino asit kalıntıları, yan zincirleri hidroksil veya sulfhidril grubu gibi nükleofiller içerenlerdir. Bu amino asitler arasında serin ( ile reaksiyona girer), sistein, treonin veya tirozin sayılabilir.
Tersinmez inhibisyon, tersinmez enzim inaktivasyonundan farklıdır. Tersinmez inhibitörler genelde belli bir enzim sınıfına özgüldür (spesifiktir) ve tüm proteinleri inaktive etmezler; protein yapısını bozarak değil, hedeflerinin aktif bölgesini spesifik olarak değişime uğratarak çalışırlar. Örneğin aşırı pH veya sıcaklıklar genelde tüm protein yapısının denatürasyonuna neden olur ama bu spesifik olmayan bir etkidir. Benzer şekilde, bazı non-spesifik (spesifik olmayan) kimyasal işlemler protein yapısını imha eder: örneğin derişik hidroklorik asit peptit bağları hidroliz edip proteini parçalar.
Tersinmez inhibitörler zamana bağlı inhibisyon gösterir ve dolayısıyla %50 inhibisyon sağlayan bir konsantrasyon ile nitelenemezler. Belli bir konsantrasyonda tersinmez inhibitör ile bulunan aktif enzim miktarı, inhibitörün enzim ile ne kadar süre bekletildiğine (inkübe edildiğine) bağlı olacaktır. Onun yerine, kobs/[I] değerleri kullanılır, burada kobs, gözlemlenen psödo-birinci derece inaktivasyon hızıdır, aktivite yüzdesinin logaritmasını zamana göre grafikleyerek elde edilir) ve [I], inhibitörün konsantrasyonudur. kobs/[I] parametresi, inhibitörün enzime bağlanması doyuma ulaşmadıkça geçerlidir (doyuma ulaşması hâlinde kobs = kinact) .
Tersinmez inhibisyonun analizi
Soldaki şekilde gösterildiği gibi, tersinmez inhibitörler enzim (EI veya ESI) ile önce tersinir, kovalent olmayan bir kompleks oluşturur, sonra bu reaksiyona girip kovalent değişime uğramış tersinmez kompleks EI*'yi oluşturur. EI*'nin oluşma hızına inaktivasyon hızı denir ve bu hız, kinact katsayısı ile belirtilir. EI'nin oluşumu ES ile yarışabileceği için, tersinmez inhibitörlerin bağlanması bir substrat ile veya ikinci, tersinir bir inhibitör ile engellenebilir. Bu koruyucu etki, tersinmez inhibitörün aktif bölge ile spesifik reaksiyonuna iyi bir kanıt sayılır.
Bu reaksiyonun bağlanma ve inaktivasyon adımlarının tahkiki için enzim, inhibitörle birlikte bekletilir (inkübe edilir) ve kalan aktivitesi zaman içinde ölçülür. Aktivite zamana bağlı şekilde azalır, genelde göstererek. Bu ölçüm değerleri bir uydurularak inhibitörün bu konsantrayonu için inaktivasyon hızı bulunur. Bu işlem inhibitörün birkaç farklı konsantrasyonu için yapılır. Eğer tersinir bir EI kompleksi varsa, inaktivasyon hızı doymalı olacaktır ve bu eğriye uydurarak kinact ve Ki elde edilir.
Bu analizlerde yaygın olarak kullanılan bir diğer yöntem kütle spektrometresidir. Burada, değişime uğrmamamış enzimin ve inaktive olmuş eznimin kütlelerinin hassas ölçümü, inhibitör ile reaksiyon sonucu meydana gelen kütle artışını verir ve reaksiyonun verir. Bu ölçüm genelde bir MALDI-TOF kütle spektrometresi ile yapılır. Tamamlayıcı bir teknik olan, , asıl ve değişime uğramış protein, tripsin gibi bir proteaz ile sindirilir. Sindirim sonucu, kütle spektrometresi ile analiz edilebilecek bir peptitler kümesi elde edilir. İnhibitör ile reaksiyon sonucu kütlesi değişen peptit, modifikasyon yerini içerir.
Özel durumlar
Tüm tersinmez inhibitörler hedef enzimleri ile kovalent katım ürünleri oluşturmazlar. Bazı tersinir inhibitörler hedef enzimlerine o kadar sıkı bağlanırlar ki tersinmez inhibitör gibidirler. Bu sıkı bağlanan inhibitörler, kovalent tersinmez inhibitörlere benzer kinetik özelliklere sahip olabilir. Bu durumlarda, bu inhibitörlerin bazıları enzime düşük afiniteli bir EI kompleksi oluşturacak şekilde bağlanır, bu kompleks sonra yavaş bir değişime uğrayıp sıkı bağlanmalı bir EI* kompleksi oluşturabilir (yukarıdaki şekle bakınız). Bu kinetik davranışa yavaş bağlanma denir. Bağlanmayı takiben enzimin bu şekilde yeniden yapılanması çoğu zaman bir içerir, çoğu durumda enzim inhibitör molekülün etrafına sarılır. Yavaş bağlanan inhibitör örneklerinden ,allopurinol, ve asiklovir (acyclovir)'in aktive olmuş hâli sayılabilir.
Tersinmez inhibitörlere örnekler
(DFP) yukarıda sağdaki resimde tersinmez bir proteaz inhibitörü örneği olarak gösterilmiştir. Enzim fosfor-flor bağını hidrolizler ama kalan fosfat, serine bağlı kalır ve enzimi inaktive eder. Benzer şekilde, DFP nöronların sinapslarındaki enziminin aktif bölgesi ile reaksiyona girer ve dolayısıyla güçlü bir nörotoksindir, öldürücü dozu 100 mg'ın altındadır.
, olağan dışı bir inhibisyon türüdür, enzim aktif bölgesinde inhibitörü onun aktif biçimine dönüştürür. Bir örnek, poliamin biozentezinin inhibitörü α-difluorometilornitin veya DFMO, amino asidinin bir analogudur ve uyku hastalığının tedavisi için kullanılır. DFMO'nun dekarboksilasyonunu katalizleyebilir, yukarıda gösterildiği gibi. Ancak, bu dekarboksilasyon reaksiyonunu, flor atomunun eliminasyonu izler, bu flor, katalitik ara ürünü son derece elektrofilik olan bir konjüge imin'e dönüştürür. DFMO'nun bu reaktif biçimi sonra aktif bölgedeki bir sistein veya lizin kalıntısı ile tepkiyip enzimi tersinmez olarak inaktive eder.
Tersinmez inhibisyon genelde kovalent olmayan bir EI kompleksinin oluşumunu greektirdiği için, bazen bir inhibitör bir enzime birden çok şekilde bağlanabilir. Örneğin, yukarıda enzimini gösteren resimde, kuinakrin mustard adı verilen bir inhibitörün iki molekülü enzimin aktif bölgesine bağlıdır. Üstteki molekül tersinir bağlanmıştır ama alttaki kovalent bağlıdır çünkü nitrojen mustard grubu ile bir amino asit kalıntısı ile reaksiyona girmiştir.
Enzim inhibitörlerinin keşfi ve tasarımı
Yeni ilaçlar, uzun bir sürecinin ürünüdür, bu sürecin ilk adımı çoğu zaman bir enzim inhibitörünün keşfidir. Geçmişte bu yeni inhibitörlerin keşfinin tek yolu deneme ve yanılmaydı: onbinlerce kimyasal bileşikten oluşan koleksiyonlar taranarak hedef enzime etki eden faydalı bir adayın ortaya çıkması umidedilirdi. Bu kaba kuvvete dayalı yaklaşım hâlâ başarılıdır ve yaklaşımı ile genişletilirek kısa sürede çok sayıda yeni bileşikler üretimini sağlar. Muazzam kimyasal "koleksiyonlar" içinden, yüksek hacimli tarama teknolojileri kullanılarak kısa sürede faydalı inhibitörler tespit edilebilir.
Daha yakın zamanda alternatif bir yaklaşım yaygınlaşmıştır: , bir enzimin aktif bölgesinin üç boyutlu yapısını kullanarak hangi moleküllerin inhibitör olabileceğini öngörülür. Bu öngörüler sonra deneysel olarak sınanır ve test edilen bileşiklerden birinin yeni bir inhibitör olduğu bulunabilir. Bunun ardından, bu molekülün aktif bölgeye nasıl bağlandığını görebilmek için bu yeni inhibitörün enzime bağlanarak oluşturduğu kompleksin yapısı çözülmeye çalışılır. Bu sayede inhibitörün moleküler yapısında değişiklikler yapılarak enzime bağlanması optimize edilebilir. Bu deneme ve iyileştirme döngüsü yeterince güçlü bir inhibitör bulunana kadar tekrar edilir. Bir inhibitörün bir enzime olan afinitesinin Bilgisayara dayalı yöntemler ile öngürüsü, örneğin (docking) ve moleküler mekanik, hâlen üzerinde yoğun çalışılan araştırma konularından biridir.
İnhibitörlerin kullanımları
Enzim inhbitörleri doğada bulunur, ayrıca farmakoloji ve biyokimya araştırmalarının bir sonucu olarak tasarlanır ve üretilir. Doğal zehirler genelde bir bitki veya hayvanın doğal düşmanlarına karşı kendini korumasını sağlayacak şekilde evrimleşmiştir. Bu doğal toksinler arasında, bilinen en zehirli bileşikler bulunur. Yapay inhibitörler genelde ilaç olarak kullanılır, ama insektisit (malatyon gibi), herbisit ( gibi) veya dezenfektan ( gibi) de olabilirler.
Kemoterapi
Enzim inhibitörlerinin en yaygın kullanımı, hastalık tedavisi için ilaç olaraktır. Bu inhibitörlerin çoğunda bir insan enzimini hedeflenir ve patolojik bir durumun düzeltilmesi amaçlanır. Ancak, her ilaç bir enzim inhibitörü değildir. Bazıları, örneğin anti-epileptik ilaçlar, enzimden daha çok veya daha az üretilmesini sağlayarak enzim aktivitesine etki ederler. Bu tür etkilere denir, burada söz konusu olan enzim inhbisyonundan farklı olarak, bunlar değiştirir. Diğer ilaçlar enzim olmayan hücresel hedeflerle, örneğin iyon kanalları ve membran reseptörlerle, etkileşir.
Tıbbi amaçlı bir enzim inhibitörü örneği sildenafil (Viagra)'dır, bu erkek ereksiyon bozukluğu için yaygın bir ilaçtır. Bu bileşik için güçlü bir inhibitördür, bu enzim sinyal molekülü yıkımını yapar. Bu sinyalleme molekülü düz kas gevşemesini tetikleyip ve penisteki içine kan akmasını sağlar, bu da ereksiyona neden olur. Bu ilaç, sinyali durduran enzimin aktivitesini azalttığı için, sinyalin daha uzun süre dayanmasını sağlar.
Bazı inhibitörlerin hedefledikleri enzimin substratlarına benzerliğine bir diğer örnek, ile folik asidi karşılaştıran resimde görülebilir. Folik asit, nükleotit sentezleyen 'ın bir substratıdır, bu enzim metotraksat tarafından güçlü şekilde inhibe olur. Metotraksat dihidrofolat redüktaz'ın etkisini bloke eder ve bunun sonucu nükleotit üretimini durdurur. Nükleotit biyosentezi çoğalan hücreler için daha toksiktir, çoğalmayan hücrelere kıyasla, çünkü hızla büyüyen hücreler DNA ikileşmesi yapmak zorundadır. Bu yüzden metotraksat çoğu zaman kemoterapi için kullanılır.
İlaçlar patojenlerin canlı kalmaları için gerekli enzimleri inhibe etmek için de kullanılır. Örneğin, bakteriler kalın bir ile çevrilidir, bu duvar, peptidoglikan adlı ağ-yapılı bir polimerden meydana gelir. Penisilin ve vankomisin gibi çoğu antibiyotik, bu polimeri oluşturan ve onun ipliklerini birbirine çapraz bağlayan enzimleri inhibe eder. Bunun sonucu, hücre duvarı zayıflar ve bakteri parçalanır. Sağdaki şekilde, bir penisilin molekülü, hedefi olan R61 bakterisinin enzimine bağlanmış olarak görülebilir.
Eğer bir patojenin canlı kalması için gerekli olan bir enzim insanda yoksa veya çok farklı ise, kolaylaşır. Yukarıdaki örnekte, insanlar peptidoglikan yapmaz, dolayısıyla bu sürecin inhibitörleri seçici olarak bakteriler için toksiktir. Başka ilaçlarda, bakteri ribozom yapısındaki farklılıklar veya bakterilerin yağ asidi üretimindeki farklılıklar değerlendirilerek seçici toksisite elde edilmiştir.
Metabolik kontrol
Enzim inhibitörleri metabolik kontrolde de önemlidirler. Hücredeki çoğu metabolik , enzim aktivitesini kontrol eden metabolitler tarafından, allosterik düzenleme (regülasyon) veya substrat inhibisyonu yoluyla, inhibe olurlar. Bunun iyi bir örneği, glikolitik yolağın allosterik düzenlemesidir. Bu katabolik yolak glükoz tüketir ve ATP, NADH ve pirüvat üretir. Glikoliz düzenlemesinde önemli bir nokta, yolağın ilk adımlarından olan, (PFK1) tarafından katalizlenen reaksiyondur. ATP düzeyi yükselince, ATP PFK1'deki bir allosterik yere bağlanıp enzim reaksiyon hızını azaltır; glikoliz inhibe olur ve ATP üretimi düşer. Bu negatif geribesleme hücredeki ATP konsantrasyonunun istikrarlı kalmasını sağlar. Ancak, metabolik yolaklar sadece inhibisyon yoluyla düzenlenmezler çünkü enzim aktivasyonu da aynı derecede önemlidir. ve ADP, PFK1 durumunda allosterik aktivatör olarak etki eden metabolitlere örnektir.
Spesifik protein inhibitörler ile de fizyolojik enzim inhibisyonu elde edilebilir. pek çok sindirim enzim öncülünün (prekürsörünün) üretildiği pankreasta bu mekanizma görülebilir. Bu öncüllerin çoğu, tripsin proteazı tarafından aktive edilir, bu yüzden pankreasın kendi kendini sindirmemesi için bu sindirim enzimlerinin inhibe edilmesi gereklidir. Tripsin aktivitesinin kontrol edilme yollarından biri, spesifik ve güçlü bir tripsin inhibitörünün pankreas tarafından üretimidir. Bu inhibitör tripsine sıkıca bağlanarak organ için zararlı olacak tripsin aktivitesini engeller. Tripsin inhibitörü bir protein olmasına rağmen, tripsinin aktif bölgesindeki suyu dışlayarak ve reaksiyon geçiş durumunu kararsız hâle getirerek, kendisinin tripsin için substrat olmasının önüne geçer. Fizyolojik enzim inhibitör proteinlerinin diğer örnekleri arasında bakteriyel ribonükleaz inhibitörü ve inhibitörleri sayılabilir.
Pestisit ve herbisitler
Çoğu herbisit ve pestisit enzim inhibitörüdür. Asetilkolinesteraz (AChE), böceklerden insanlara kadar hayvanlarda bulunan bir enzimdir. Sinir hücrelerinin işlev görebilmesi için bu enzimin asetilkolin adlı nörotransmitteri asetat ve kolin olarak parçalaması gereklidir. Bu mekanizma nörotransmitterler arasında nispeten enderdir, çünkü çoğu diğer nörotransmitter, serotonin, dopamin ve norepinefrin dahil olmak üzere, parçalanmak yerine tarafından absorbe edilirler. Hem tıpta hem tarımda çok sayıda AChE inhibitörleri kullanılır. Tersinir yarışmalı inhibitörler, , ve neostigmin gibi, tedavisi ve anestezi için kullanılır. pestisitleri de tersinir AChE inhibitörlerine örnektir. Organofosfat insektisitlerden olan malatyon, ve tersinmez olarak asetilkolinesterazı inhibe ederler.
Glifosat herbisiti 'ın inhibitörüdür, başka herbisitler ise, sülfonilüreler gibi, enzimini inhibe eder. Bu iki enzim de bitkiler tarafından dallı zinciri olan amino asitler yapmak için kullanılır. Herbisitler tarafından inhibe edilen pek çok başka enzim de vardır, bunların arasında lipit ve karotenoit biyosentezi, fotosentez ve oksidatif fosforilasyonda görev alan enzimler vardır.
Doğal zehirler
Hayvan ve bitkiler, geniş bir zehirli ürünler yelpazesi oluşturacak şekilde evrimleşmişlerdir. Bunların arasında inhibitör etkisi olan ikincil metabolitler, peptitler ve proteinler bulunmaktadır. Doğal toksinler genelde ve o kadar çeşitlidirler ki muhetemelen çoğu metabolik süreç için doğal inhibitörler mevcuttur. Doğal zehirlerin hedefi olan metabolik süreçler sadece metabolik yolaklardaki enzimler değildir, ayrıca hücredeki reseptör, kanal ve doğal fonksiyonlar da inhibe olabilir. Örneğin, paklitaksel (taksol), Pasifik porsuk ağacı'de bulunan bir organik molekül, dimerlerine sıkıca bağlanır ve onların hücre iskeletindeki mikrotübülleri oluşturmasını inhibe eder.
Çoğu doğal zehir, felce ve dolayısısıyla ölüme yol açan nörotoksin olarak etkir. Bunlar avcılara karşı korunmaya veya avcı canlıların av yakalamasına yarar. Bu doğal inhibitörlerin bazıları, toksik özelliklerine rağmen, düşük dozda tedavi edici özellikleri nedeniyle tıpta değerlidir. Bunun bir örneği Solanaceae ailesinden (patates, domates ve patlıcan, bu ailenin üyelerindendir) elde edilen , bunlar inhibitörleridir. Bu enzimin inhibisyonu asetilkolin nörotransmitterinin kontrolsuz şekilde artmasına ve bunun sonucu kas felci ve ölüme neden olur. Nörotoksisite ayrıca reseptörlerin inhibisyonu sonucu da meydana gelebilir; örneğin, zehirli güzelavrat otunda (Atropa belladonna)'da bulunan atropin, olarak işlev gösterir.
Çoğu doğal toksin ikincil metabolit olmakla beraber, bunların arasında peptit ve proteinler de bulunur. Toksik bir peptite örnek 'dir, köygöçüren mantarının akrabalarında bulunur. Bu peptit, güçlü bir enzim inhibitörüdür, enziminin DNA'yı çevriyazmasını (transkribe etmesini) engeller. Yosun toksini mikrosistin de bir peptittir ve inhibitörüdür. Bu toksin sonra su kaynaklarını kontamine edebilir, yüksek dozlarda akut karaciğer kanaması ve ölüme yol açabilen, bildik bir kanserojendir.
Proteinler doğal zehir veya olabilirler. Bazı baklagillerde bulunan (ve yukarıda bahsi geçen) bunun bir örneğidir. Daha ender görülen bir toksin sınıfı ise toksik enzimlerdir: bunlar, hedef enzimlerinin tersinmez inhibitörleridir ve substrat enzimlerini kimyasal olarak modifiye ederek etkirler. Bunun bir örneği olan risin, Hint yağı tohumlarında bulunan son derece güçlü bir protein toksinidir. Bu enzim, ribozomları inhibe eden bir . Risin, katalitik tersinmez bir inhibitör olduğu için, tek bir risin molekülü bir hücreyi öldürmeye yeterlidir.
Ayrıca bakınız
Kaynakça
- ^ Shapiro, R; Vallee, BL (1991). "Interaction of human placental ribonuclease with placental ribonuclease inhibitor". Biochemistry. 30 (8). ss. 2246-55. doi:10.1021/bi00222a030. (PMID) 1998683.
- ^ Berg J., Tymoczko J. and Stryer L. (2002) Biochemistry. 21 Temmuz 2006 tarihinde Wayback Machine sitesinde . W. H. Freeman and Company
- ^ * Irwin H. Segel, Enzyme Kinetics : Behavior and Analysis of Rapid Equilibrium and Steady-State Enzyme Systems. Wiley–Interscience; New edition (1993),
- ^ Holdgate, GA (2001). "Making cool drugs hot: isothermal titration calorimetry as a tool to study binding energetics". BioTechniques. 31 (1). ss. 164-6, 168, 170 passim. (PMID) 11464510.
- ^ Leatherbarrow, RJ (1990). "Using linear and non-linear regression to fit biochemical data". Trends in biochemical sciences. 15 (12). ss. 455-8. doi:10.1016/0968-0004(90)90295-M. (PMID) 2077683.
- ^ Tseng, SJ; Hsu, JP (1990). "A comparison of the parameter estimating procedures for the Michaelis-Menten model". Journal of theoretical biology. 145 (4). ss. 457-64. doi:10.1016/S0022-5193(05)80481-3. (PMID) 2246896.
- ^ a b Irwin H. Segel, Enzyme Kinetics : Behavior and Analysis of Rapid Equilibrium and Steady-State Enzyme Systems. Wiley-Interscience; New Ed edition (1993),
- ^ Dixon, M. Webb, E.C., Thorne, C.J.R. and Tipton K.F., Enzymes (3rd edition) Longman, London (1979) p. 126
- ^ Hsu, JT; Wang, HC; Chen, GW; Shih, SR (2006). "Antiviral drug discovery targeting to viral proteases". Current pharmaceutical design. 12 (11). ss. 1301-14. doi:10.2174/138161206776361110. (PMID) 16611117.
- ^ Lew W, Chen X, Kim CU (2000). "Discovery and development of GS 4104 (oseltamivir): an orally active influenza neuraminidase inhibitor". Curr. Med. Chem. 7 (6). ss. 663-72. (PMID) 10702632.
- ^ Fischer PM (2003). "The design, synthesis and application of stereochemical and directional peptide isomers: a critical review". Curr. Protein Pept. Sci. 4 (5). ss. 339-56. doi:10.2174/1389203033487054. (PMID) 14529528.
- ^ Bogoyevitch, MA; Barr, RK; Ketterman, AJ (2005). "Peptide inhibitors of protein kinases-discovery, characterisation and use". Biochimica et Biophysica Acta. 1754 (1-2). ss. 79-99. doi:10.1016/j.bbapap.2005.07.025. (PMID) 16182621.
- ^ Lundblad R. L. Chemical Reagents for Protein Modification CRC Press Inc (2004)
- ^ N. Price, B. Hames, D. Rickwood (Ed.) Proteins LabFax Academic Press (1996)
- ^ Adam, GC; Cravatt, BF; Sorensen, EJ (2001). "Profiling the specific reactivity of the proteome with non-directed activity-based probes". Chemistry & biology. 8 (1). ss. 81-95. doi:10.1016/S1074-5521(00)90060-7. (PMID) 11182321.
- ^ Maurer, T; Fung, HL (2000). "Comparison of methods for analyzing kinetic data from mechanism-based enzyme inactivation: application to nitric oxide synthase". AAPS pharmSci. 2 (1). ss. E8. (PMID) 11741224.
- ^ Loo JA, DeJohn DE, Du P, Stevenson TI, Ogorzalek Loo RR (1999). "Application of mass spectrometry for target identification and characterization". Med Res Rev. 19 (4). ss. 307-19. doi:10.1002/(SICI)1098-1128(199907)19:4<307::AID-MED4>3.0.CO;2-2. (PMID) 10398927.
- ^ a b Poulin, R; Lu, L; Ackermann, B; Bey, P; Pegg, AE (1992). "Mechanism of the irreversible inactivation of mouse ornithine decarboxylase by alpha-difluoromethylornithine. Characterization of sequences at the inhibitor and coenzyme binding sites". The Journal of biological chemistry. 267 (1). ss. 150-8. (PMID) 1730582.
- ^ Szedlacsek, SE; Duggleby, RG (1995). "Kinetics of slow and tight-binding inhibitors". Methods in enzymology. Cilt 249. ss. 144-80. doi:10.1016/0076-6879(95)49034-5. (PMID) 7791610.
- ^ Stone, SR; Morrison, JF (1986). "Mechanism of inhibition of dihydrofolate reductases from bacterial and vertebrate sources by various classes of folate analogues". Biochimica et Biophysica Acta. 869 (3). ss. 275-85. (PMID) 3511964.
- ^ Pick, FM; McGartoll, MA; Bray, RC (1971). "Reaction of formaldehyde and of methanol with xanthine oxidase". European journal of biochemistry / FEBS. 18 (1). ss. 65-72. (PMID) 4322209.
- ^ Reardon, JE (1989). "Herpes simplex virus type 1 and human DNA polymerase interactions with 2'-deoxyguanosine 5'-triphosphate analogues. Kinetics of incorporation into DNA and induction of inhibition". The Journal of biological chemistry. 264 (32). ss. 19039-44. (PMID) 2553730.
- ^ Cohen, J.A.; Oosterbaan, R.A.; Berends, F. (1967). "[81] Organophosphorus compounds". Cilt 11. s. 686. doi:10.1016/S0076-6879(67)11085-9.
- ^ Brenner, G. M. (2000): Pharmacology. Philadelphia, PA: W.B. Saunders Company.
- ^ Saravanamuthu, A; Vickers, TJ; Bond, CS; Peterson, MR; Hunter, WN; Fairlamb, AH (2004). "Two interacting binding sites for quinacrine derivatives in the active site of trypanothione reductase: a template for drug design". The Journal of biological chemistry. 279 (28). ss. 29493-500. doi:10.1074/jbc.M403187200. (PMID) 15102853.
- ^ Koppitz M, Eis K (2006). "Automated medicinal chemistry". Drug Discov. Today. 11 (11-12). ss. 561-8. doi:10.1016/j.drudis.2006.04.005. (PMID) 16713909.
- ^ Scapin G (2006). "Structural biology and drug discovery". Curr. Pharm. Des. 12 (17). ss. 2087-97. doi:10.2174/138161206777585201. (PMID) 16796557.
- ^ Gohlke H, Klebe G (Ağustos 2002). "Approaches to the description and prediction of the binding affinity of small-molecule ligands to macromolecular receptors". Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 41 (15). ss. 2644-76. doi:10.1002/1521-3773(20020802)41:15<2644::AID-ANIE2644>3.0.CO;2-O. (PMID) 12203463.
- ^ Glen RC, Allen SC (Mayıs 2003). "Ligand-protein docking: cancer research at the interface between biology and chemistry". Curr. Med. Chem. 10 (9). ss. 763-7. doi:10.2174/0929867033457809. (PMID) 12678780.
- ^ Maggi, M; Filippi, S; Ledda, F; Magini, A; Forti, G (2000). "Erectile dysfunction: from biochemical pharmacology to advances in medical therapy". European journal of endocrinology / European Federation of Endocrine Societies. 143 (2). ss. 143-54. (PMID) 10913932.
- ^ McGuire, JJ (2003). "Anticancer antifolates: current status and future directions". Current pharmaceutical design. 9 (31). ss. 2593-613. doi:10.2174/1381612033453712. (PMID) 14529544.
- ^ Katz, AH; Caufield, CE (2003). "Structure-based design approaches to cell wall biosynthesis inhibitors". Current pharmaceutical design. 9 (11). ss. 857-66. doi:10.2174/1381612033455305. (PMID) 12678870.
- ^ Okar, DA; Lange, AJ (1999). "Fructose-2,6-bisphosphate and control of carbohydrate metabolism in eukaryotes". BioFactors (Oxford, England). 10 (1). ss. 1-14. doi:10.1002/biof.5520100101. (PMID) 10475585.
- ^ Nicholas Price, Lewis Stevens, Fundamentals of Enzymology, Oxford University Press, (1999)
- ^ Smyth, TP (2004). "Substrate variants versus transition state analogues as noncovalent reversible enzyme inhibitors". Bioorganic & medicinal chemistry. 12 (15). ss. 4081-8. doi:10.1016/j.bmc.2004.05.041. (PMID) 15246086.
- ^ Hartley, RW (1989). "Barnase and barstar: two small proteins to fold and fit together". Trends in biochemical sciences. 14 (11). ss. 450-4. doi:10.1016/0968-0004(89)90104-7. (PMID) 2696173.
- ^ Oliver, CJ; Shenolikar, S (1998). "Physiologic importance of protein phosphatase inhibitors". Frontiers in bioscience : a journal and virtual library. Cilt 3. ss. D961-72. (PMID) 9727084. 9 Temmuz 2011 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 5 Temmuz 2011.
- ^ Tan S, Evans R, Singh B (Mart 2006). "Herbicidal inhibitors of amino acid biosynthesis and herbicide-tolerant crops". Amino Acids. 30 (2). ss. 195-204. doi:10.1007/s00726-005-0254-1. (PMID) 16547651.
- ^ Duke SO (1990). "Overview of herbicide mechanisms of action". Environ. Health Perspect. Cilt 87. Brogan &. ss. 263-71. doi:10.2307/3431034. (PMC) 1567841 $2. (PMID) 1980104. 8 Haziran 2019 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 5 Temmuz 2011.
- ^ Tan, G; Gyllenhaal, C; Soejarto, DD (2006). "Biodiversity as a source of anticancer drugs". Current drug targets. 7 (3). ss. 265-77. doi:10.2174/138945006776054942. (PMID) 16515527.
- ^ Abal, M; Andreu, JM; Barasoain, I (2003). "Taxanes: microtubule and centrosome targets, and cell cycle dependent mechanisms of action". Current cancer drug targets. 3 (3). ss. 193-203. doi:10.2174/1568009033481967. (PMID) 12769688.
- ^ Hostettmann, K.; Borloz, A.; Urbain, A.; Marston, A. (2006). "Natural Product Inhibitors of Acetylcholinesterase". Current Organic Chemistry. Cilt 10. s. 825. doi:10.2174/138527206776894410.
- ^ Defrates, LJ; Hoehns, JD; Sakornbut, EL; Glascock, DG; Tew, AR (2005). "Antimuscarinic intoxication resulting from the ingestion of moonflower seeds". The Annals of pharmacotherapy. 39 (1). ss. 173-6. doi:10.1345/aph.1D536. (PMID) 15572604.
- ^ Vetter, J (1998). "Toxins of Amanita phalloides". Toxicon : official journal of the International Society on Toxinology. 36 (1). ss. 13-24. doi:10.1016/S0041-0101(97)00074-3. (PMID) 9604278.
- ^ Holmes, CF; Maynes, JT; Perreault, KR; Dawson, JF; James, MN (2002). "Molecular enzymology underlying regulation of protein phosphatase-1 by natural toxins". Current medicinal chemistry. 9 (22). ss. 1981-9. (PMID) 12369866.
- ^ Bischoff, K (2001). "The toxicology of microcystin-LR: occurrence, toxicokinetics, toxicodynamics, diagnosis and treatment". Veterinary and human toxicology. 43 (5). ss. 294-7. (PMID) 11577938.
- ^ Hartley, MR; Lord, JM (2004). "Cytotoxic ribosome-inactivating lectins from plants". Biochimica et Biophysica Acta. 1701 (1-2). ss. 1-14. doi:10.1016/j.bbapap.2004.06.004. (PMID) 15450171.
Dış bağlantılar
- Enzim inhibisyonu hakkında animasyonlu Web eğiticisi28 Şubat 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- , Uluslararası Biyokimya Birliği Adlandırma Komitesinin (NC-IUB) enzim inhibisyon terminolojisi hakkında önerileri (İngilizce)
- PubChem (NCBI)16 Aralık 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde ., İlaç ve enzim inhibitörleri veritabanı
- BRENDA 11 Aralık 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde ., Enzim veritabanı; her enzim için inhibitöerler listelenmiştir.
- Enzymes, Kinetics and Diagnostic Use 9 Temmuz 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde ., Enzim inhibitörlerinin tibbi uygulamaları hakkında konferans: Dr. Michael W. King of the IU School of Medicine (İngilizce)
- BindingDB 10 Aralık 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde ., protein-ligand bağlanma afinitleri için veritabanı.
- Enzim Inhibisyonu. Animasyonlu alıştırmalar 26 Haziran 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde . (ders ve testler).(İngilizce)
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Enzim inhibitoru bir enzime baglanan ve onun azaltan bir molekuldur Bir enzimin aktivitesini engellemek bir patojeni oldurebildigi veya bir metabolik dengesizligi duzeltebildigi icin cogu ilac aslinda birer enzim inhibitorudur Ayrica herbisit ve pestisit olarak da kullanilirlar Enzimlere baglanan her molekul inhibitor degildir enzim aktivatorleri enzimlere baglanip onlarin enzim aktivitesini artirirlar HIV proteazi proteaz inhibitoru ritonavir ile komplekslenmis halde Proteazin yapisi kirmizi mavi ve sari seritlerle gosterilmistir Inhibitor ortadaki top ve cubuk yapi olarak gosterilmistir Sekil PDB 1HXW 9 Temmuz 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde koordinatlarindan uretilmistir Bir inhibitorun baglanmasi bir substratin enzimin aktif bolgesine girmesine durdurabilir ve veya enzimin kataliz yapmasini engelleyebilir Inhibitor baglanmasi veya tersinmez olabilir Tersinir olmayan inhibitorler genelde enzim ile reaksiyona girip onu kimyasal olarak degistirir Bu inhibitorler enzimin aktivitesi icin esas olan amino asit kalintilarini degisime ugratirlar Buna karsin tersinir inhibitorler non kovalent olarak baglanir ve inhibitorun enzime mi enzim substrat kompleksine mi yoksa ikisine birden mi bagli olmasina bagli olarak farkli tip inhibisyonlar meydana gelir Cogu ilac molekulu enzim inhibitorudur bu yuzden onlarin kesfi ve gelistirilmesi biyokimya ve farmakolojide aktif bir arastirma konusudur Ilac ozelligi olan bir enzim inhibitoru cogu zaman baska proteinlere baglanmamasi ve guclulugu enzimi inhibe etmesi icin gereken konsantrasyonu belirtmeye yarayan ile degerlendirilir Yuksek bir spesifisite ve gucluluk potans bir ilacin az ve dolasiyla toksisitesinin dusuk olmasini saglar Enzim inhibitorleri dogada da bulunur ve metabolizmanin duzenlenmesinde gorev alir Ornegin bir metabolik yolaktaki enzimler son urunler tarafindan inhibe edilebilir Bu tip urunler birikmeye baslayinca yolaktaki akiyi yavaslatir ve bu yuzden hucre icinde homeostaz saglamanin onemli bir yoludur Diger hucresel enzim inhibitorleri ise bir hedef enzime spesifik olarak baglanip onu inhibe edebilen proteinlerdir Bu sayede hucreye zarar verebilen enzimler ornegin proteaz veya nukleazlar kontrol altinda tutulabilir Bunun iyi bilinen bir ornegi bu protein bilinen en siki protein protein etkilesimi ile ribonukleazlara baglanir Dogal enzim inhibitorleri zehir de olabilirler yirticilara karsi savunma olarak veya av oldurmek icin kullanilirlar Tersinir inhibitorlerTersinir inhibitor tipleri Tersinir inhibitorler kovalent olmayan etkilesimlerle hidrojen baglari ve iyonik baglar ile enzimlere baglanir Inhibitor ile aktif bolge arasindaki birden cok zayif bag birlesip guclu ve spesifik bir baglanma meydana getirir Substrat ve tersinmez inhibitorlerin aksine tersinir inhibitorler genelde enzime bagli iken kimyasal reaksiyona girmezler ve seyreltme yoluyla kolaylikla giderilebilirler Yarismali inhibisyon Substrat S ve inhibitor I aktif bolge icin yarisiyor Dort tur tersinir enzim inhibitoru vardir Enzim substratinin konsantrasyonunu degistirmenin inhibitor uzerindeki etkisine gore bunlar siniflandirilir da substrat ve inhibitor enzime ayni zamanda baglanamaz soldaki sekilde gosterildigi gibi Genelde bunun nedeni substratin enzim uzerinde baglandigi aktif bolge icin inhibitorun de bir cekiciligi olmasidir Sustrat ve inhibitor enzimin aktif bolgesi icin yarisir Substrat konsantrasyonunun yeterince yukseltilmesiyle bu tip bir inhibisyonun ustesinden gelinebilir Yarismali inhibitorler genelde asil substrata yapisal olarak benzer asagida verilen orneklere bakiniz inhibitor sadece substrat enzim kompleksine baglanir sinirli yarismali inhibisyon ile karistirilmamalidir Hem Vmax hem Km azalir ile etkinlesmis kompleksin azaltilmasi sonucu maksimum hiz azalirken baglanma verimliligi artar inhibitor ve substrat ayni zamanda enzime baglanabilir Ancak inhibitorun baglanmasi substratin baglanmasini substratin baglanmasi da inhibitorunkunu etkiler Substratin konsantrasyonunu artirmakla bu tip inhibisyon azaltilabilir ama tamamen ustesinden gelinemez Karisik tipli inhibitorlerin aktif bolgeye baglanmasi mumkun olmakla beraber bu tip inhibisyon genelde inhibitorun enzim uzerinde baska bir yere baglanmasindan kaynaklanan bir etkinin sonucudur Inhibitorun baglanmasi enzimin konformasyonunu yani ucuncul yapisi veya uc boyutlu seklini degistirir oyle ki substratin aktif bolgeye olan afinitesi azalir bir karisik inhibisyon bicimidir inhibitorun enzime baglanmasi azaltir ama substratin baglanmasina etki etmez Bunun sonucunda inhibisyonun derecesi sadece inhibitor konsantrasyonuna bagli olur Tersinir inhibisyonun nicel betimlemesi Tersinir inhibisyon inhibitorun enzime ve enzim substrat kompleksine ve enzimin kinetik katsayilarina etkisi ile nicel olarak betimlenebilir Asagida verilen klasik Michaelis Menten duzenine gore bir enzim E substrati S ye baglanip bir ES enzim substrat kompleksi olusturur Kataliz sonucu bu kompleks ayrisir bir urun P ve serbest enzim salinir Inhibitor I E veya ES ye baglanabilir bunlara baglanma katsayisi sirasiyla Ki veya Ki olarak gosterilir Yarismali inhibitorler E ye baglanir ama ES ye baglanmaz Yarismali inhibisyon Km yi artar yani inhibitor substrat baglanmasina mudahale eder ama Vmax a etki etmez inhibitor ES deki katalize etki etmez cunku ES ye baglanamaz Yarismasiz inhibitorler E ve ES icin ayni afiniteye sahiptir Ki Ki Yarismasiz inhibisyon Km yi degistirmez substrat baglanmasina etki etmez ama Vmax yi azaltir yani inhibitor baglanmasi katalizi yavaslatir Karisik tip inhibitorler hem E hem ES ye baglanir ama enzimin bu iki bicimi icin afiniteleri farklidir Ki Ki Karisik tip inhibitorler substrat baglanmasina mudahale ederler Km yi artirirlar ve ES kompleksinde katalizi aksatirlar Vmax i azaltirlar Tersinir enzim inhibitorlerinin kinetik semasi Bir enzimin birden cok substrati olunca hangi substratin degerlendirildigine bagli olarak inhibitorler farkli inhibisyon tipleri gosterebilirler Bunun nedeni aktif bolgede iki farkli baglanma yerinin olmasidir Ornegin bir inhibitor birinci baglanma yerinde A substrati ile yarisabilir ama ikinci baglanma yerinde B substrati icin yarismasiz bir inhibitor olabilir Bir tersinir inhibitorun ayrisma katsayisinin olcumu Farkli tipten tersinir enzim inhibitorlerinin Ok inhibitor konsantrasyonunun artirilmasinin etkisini gostermektedir Yukarida belirtildigi gibi bir enzim inhibitoru iki ayrisma katsayisi Ki ve Ki ile nitelenir bunlar sirasiyla onun enzime ve enzim substrat kompleksine baglanmasi icindir Enzim inhibitor katsayisi Ki cesitli yontemlerle dogrudan olculebilir Cok yuksek dogruluklu bir olcum yontemi inhibitor bir enzim cozeltisi icine titre edilirken salinan veya sogurulan isi olculur Buna karsin obur ayrisma katsayisi Ki olculmesi daha zor bir degerdir cunku enzim substrat kompleksi kisa omurludur ve bir kimyasal reaksiyon gecirip urunu olusturmaktadir Dolayisiyla Ki genelde dolayli olarak olculur cesitli substrat ve inhibitor konsantrasyonlarinda olculur ve modifiye edilmis bir Michaelis Menten denklemine veriler uydurulur V Vmax S aKm a S 1 a Vmax S a a Km S displaystyle V frac V max S alpha K m alpha prime S frac 1 alpha prime V max S alpha alpha prime K m S burada a ve a parametreleri inhibitor konsantrasyonu ve onun iki ayrisma katsayilari ile tanimlanir a 1 I Ki displaystyle alpha 1 frac I K i a 1 I Ki displaystyle alpha prime 1 frac I K i prime Dolayisiyla inhibitor varliginda enzimin fiili Km ve Vmax degerleri a a Km ve 1 a Vmax olur sirasiyla Ancak bu degistirilmis Michaelis Menten denklemi inhibitorun enzime baglanmasinin dengeye ulastigini varsayar oysa bu nanomolar alti ayrisma katsayili inhibitorler icin cok yavas bir surec olabilir Boylesi durumlarda siki baglanan inhibitorun tersinmez bir inhibitor oldugunu varsaymak genelde daha pratiktir Buna ragmen eger Ki bagimsiz olarak olculebilirse Ki degerini kinetik olarak kestirmek mumkun olabilir Farkli tip tersinir enzim inhibitorlerinin enzim aktivitesi uzerindeki etkileri Michaelis Menten denkleminin grafik temsilleri ve gibi araciligiyla gorsellestirilebilir Ornegin sagdaki Lineweaver Burk grafiginde yarismali inhibisyon dogrulari y ekseninde kesiserek bu tur inhibitorlerin Vmax uzerinde bir etkisi olmadigini gosterir Benzer sekilde yarismasiz inhibisyon dogrulari x ekseni uzerinde kesisir ve bu inhibitorlerin Km uzerinde bir etkisi olmadigini gosterir Ancak bu tur grafiklerden Ki ve Ki degerlerini kestirmek zordur bu yuzden yukarida belirtildigi gibi bu katsayilarin daha guvenilir olan nonlineer regresyon yontemleri ile kestirilmesi onerilir Ozel durumlar Kismen yarismali inhibisyon mekanizmasi karisik yarismalininkine benzer Ama EIS kompleksinin katalitik aktivitesi vardir ve bu aktivite enzim substrat ES kompleksinin aktivitesinden daha dusuk ve hatta kismen yarismali aktivasyon durumunda daha yuksek olabilir Bu inhibisyon tipik olarak daha dusuk bir Vmax ama ayni kalmis bir Km degeri gosterir inhibitor enzim substrat kompleksine baglanir ama serbest enzime baglanmazsa meydana gelir EIS kompleksi katalitik olarak inaktiftir Bu bicim inhibisyon enderd gorulur ve hem Vmax hem de Km degerinde azalmaya yol acar Substrat ve urun inhibisyonu ya substrat ya da urunun enzim aktvitesini inhibe etmesi durumudur Bu inhibisyon yarismali yarismasiz veya karisik ozellik gosterebilir Substrat inhibisyonunda enzim aktivitesi artan substrat konsantrasyonlarinda giderek azalir Bu enzim uzerinde iki substrat baglanma yeri oldugunun belirtisi olabilir Dusuk substrat konsantrasyonunda yuksek afiniteli baglanma yeri dolar ve normal kinetik davranis gozlemlenir Ancak yuksek konsantrasyonlarda inhibisyona neden olan ikinci baglanma yeri substrat ile dolar ve enzim inhibe olur Urun inhibisyonu metabolizmada sik gorulen bir duzenleme regulasyon ozelligidir ve bir sekli olabilir Yavas siki inhibisyon ilk enzim inhibitor kompleksi EI nin bir izomerizasyona ugrayip daha sik baglanmis bir EI kompleksi olusturmasi ile meydana gelir Inhibisyon surecinin tamami tersinirdir Bu zamana bagli olarak enzim inhbisyonunda bir artis seklinde gozlemlenir Bu sartlar altinda geleneksel Michaelis Menten kinetigi Ki icin zamana bagli olan ve sahte bir deger verir Gercek Ki degerini elde etmek icin inhibitor baglanmasin kon ve koff hiz katsayilarinin daha karmasik bir analizi gerekir Daha cok bilgi icin asagida Tersinmez inhibitorler alt basligina bakiniz Tersinir inhibitorler icin ornekler Peptide tabanli HIV 1 proteaz inhibitoru ritonavir Enzimler substratlarina sikica baglanmak icin evrimlesmistir ve cogu tersinir inhibitor enzimin aktif bolgesine baglandigi icin bu inhibitorlerin yapisal olarak hedeflerinin substratina benzer bir yapi gostermesi sasirtici degildir Bu substrat taklitcilerinin bir ornegi HIV tedavisinde etkili bir grubu olan Yapisi bir peptide dayali olan ve uc peptit bagina sahip olan Ritonavir in yapisi sagda gosterilmistir Bu ilac HIV proteazinin substrati olan proteine benzedigi icin enzimin aktif bolgesine baglanmak icin bu substrat ile yarisir Enzim inhibitorleri cogu zaman bir enzim tarafindan katalizlenen reaksiyonun veya ara urununu taklit edecek sekilde tasarlanir Boylece gecis halini stabilize edici enzim ozelligi degerlendirilir ve substrata dayali tasarimlara kiyasla daha iyi bir baglanma afinitesi daha dusuk bir Ki elde edilir Bu tur bir gecis hali inhibitorune ornek antiviral bir ilac olan oseltamivir dir Bu ilac viral noraminidaz enziminin reaksiyonundaki halkasal duzlemsel ozelligini taklit eder Peptidik olmayan HIV 1 proteaz inhibitoru Ancak tum inhbitorler substrat yapisina dayali degildir Ornegin bir diger HIV proteaz inhibitoru olan in yapisi sagda gosterilmistir Bu molekul bir peptidin yapisina dayali degildir ve bir protein substrati ile bariz bir yapisal benzerligi yoktur Bu peptit olmayan inhibitorler peptit bagi iceren inhibitorlerden daha kararli olabilir cunku icin substrat degildir ve yikima ugrama olasiligi daha dusuktur Ilac tasariminda hedef enzimin gordugu substrat konsantrasyonunu goz onune almak onemlidir Ornegin bazi inhibitorlerinin kimyasal yapisi bu enzimin substratlarindan biri olan adenozin trifosfatinkine benzer Ancak basit yarismali inhibitor olan ilaclarin hucredeki yuksek ATP konsantrasyonu ile yarismasi gerekir Protein kinazlar kinazin substrat proteini ile etkilestigi baglanma yeri icin yarisarak da inhibe olabilir ve cogu proteinin hucre icindeki konsantrasyonu ATP konsantrasyonundan cok daha dusuktur Dolayisiyla eger iki protein kinaz inhibitoru aktif bolgeye benzer afinite ile baglanirsa ama biri ATP ile yarismak zorunda ise proteine baglanan yerdeki yarismali inhibitor enzimi daha etkili sekilde inhibe edecektir Tersinmez inhibitorlerTersinmez inhibisyon tipleri Tersinmez inhibitor in DFP bir serin proteaz ile reaksiyonu Tersinmez inhibitorler genelde bir enzimi kovalent olarak degisime ugratir modifiye eder ve dolayisiyla inhibisyon geriye dondurulemez Tersinmez inhibitorler cogu zaman reaktif fonksiyonel gruplar tasirlar ornegin aldehitler haloalkanlar alkenler Bu elektrofilik gruplar amino asit yan zincirleri ile tepkiyip adduct olustururlar Degisime ugrayan amino asit kalintilari yan zincirleri hidroksil veya sulfhidril grubu gibi nukleofiller icerenlerdir Bu amino asitler arasinda serin ile reaksiyona girer sistein treonin veya tirozin sayilabilir Tersinmez inhibisyon tersinmez enzim inaktivasyonundan farklidir Tersinmez inhibitorler genelde belli bir enzim sinifina ozguldur spesifiktir ve tum proteinleri inaktive etmezler protein yapisini bozarak degil hedeflerinin aktif bolgesini spesifik olarak degisime ugratarak calisirlar Ornegin asiri pH veya sicakliklar genelde tum protein yapisinin denaturasyonuna neden olur ama bu spesifik olmayan bir etkidir Benzer sekilde bazi non spesifik spesifik olmayan kimyasal islemler protein yapisini imha eder ornegin derisik hidroklorik asit peptit baglari hidroliz edip proteini parcalar Tersinmez inhibitorler zamana bagli inhibisyon gosterir ve dolayisiyla 50 inhibisyon saglayan bir konsantrasyon ile nitelenemezler Belli bir konsantrasyonda tersinmez inhibitor ile bulunan aktif enzim miktari inhibitorun enzim ile ne kadar sure bekletildigine inkube edildigine bagli olacaktir Onun yerine kobs I degerleri kullanilir burada kobs gozlemlenen psodo birinci derece inaktivasyon hizidir aktivite yuzdesinin logaritmasini zamana gore grafikleyerek elde edilir ve I inhibitorun konsantrasyonudur kobs I parametresi inhibitorun enzime baglanmasi doyuma ulasmadikca gecerlidir doyuma ulasmasi halinde kobs kinact Tersinmez inhibisyonun analizi Tersinmez inhibitorler icin kinetik sema Soldaki sekilde gosterildigi gibi tersinmez inhibitorler enzim EI veya ESI ile once tersinir kovalent olmayan bir kompleks olusturur sonra bu reaksiyona girip kovalent degisime ugramis tersinmez kompleks EI yi olusturur EI nin olusma hizina inaktivasyon hizi denir ve bu hiz kinact katsayisi ile belirtilir EI nin olusumu ES ile yarisabilecegi icin tersinmez inhibitorlerin baglanmasi bir substrat ile veya ikinci tersinir bir inhibitor ile engellenebilir Bu koruyucu etki tersinmez inhibitorun aktif bolge ile spesifik reaksiyonuna iyi bir kanit sayilir Bu reaksiyonun baglanma ve inaktivasyon adimlarinin tahkiki icin enzim inhibitorle birlikte bekletilir inkube edilir ve kalan aktivitesi zaman icinde olculur Aktivite zamana bagli sekilde azalir genelde gostererek Bu olcum degerleri bir uydurularak inhibitorun bu konsantrayonu icin inaktivasyon hizi bulunur Bu islem inhibitorun birkac farkli konsantrasyonu icin yapilir Eger tersinir bir EI kompleksi varsa inaktivasyon hizi doymali olacaktir ve bu egriye uydurarak kinact ve Ki elde edilir Bu analizlerde yaygin olarak kullanilan bir diger yontem kutle spektrometresidir Burada degisime ugrmamamis enzimin ve inaktive olmus eznimin kutlelerinin hassas olcumu inhibitor ile reaksiyon sonucu meydana gelen kutle artisini verir ve reaksiyonun verir Bu olcum genelde bir MALDI TOF kutle spektrometresi ile yapilir Tamamlayici bir teknik olan asil ve degisime ugramis protein tripsin gibi bir proteaz ile sindirilir Sindirim sonucu kutle spektrometresi ile analiz edilebilecek bir peptitler kumesi elde edilir Inhibitor ile reaksiyon sonucu kutlesi degisen peptit modifikasyon yerini icerir Ozel durumlar in DFMO ile tersinmez inhibisyonunun kimyasal mekanizmasi Tum tersinmez inhibitorler hedef enzimleri ile kovalent katim urunleri olusturmazlar Bazi tersinir inhibitorler hedef enzimlerine o kadar siki baglanirlar ki tersinmez inhibitor gibidirler Bu siki baglanan inhibitorler kovalent tersinmez inhibitorlere benzer kinetik ozelliklere sahip olabilir Bu durumlarda bu inhibitorlerin bazilari enzime dusuk afiniteli bir EI kompleksi olusturacak sekilde baglanir bu kompleks sonra yavas bir degisime ugrayip siki baglanmali bir EI kompleksi olusturabilir yukaridaki sekle bakiniz Bu kinetik davranisa yavas baglanma denir Baglanmayi takiben enzimin bu sekilde yeniden yapilanmasi cogu zaman bir icerir cogu durumda enzim inhibitor molekulun etrafina sarilir Yavas baglanan inhibitor orneklerinden allopurinol ve asiklovir acyclovir in aktive olmus hali sayilabilir Tersinmez inhibitorlere ornekler enzimine tersinmez asagida ve tersinir yukarida baglanmis iki inhibitor Sekil PDB 1GXF 9 Temmuz 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde koordinatlarindan uretilmistir DFP yukarida sagdaki resimde tersinmez bir proteaz inhibitoru ornegi olarak gosterilmistir Enzim fosfor flor bagini hidrolizler ama kalan fosfat serine bagli kalir ve enzimi inaktive eder Benzer sekilde DFP noronlarin sinapslarindaki enziminin aktif bolgesi ile reaksiyona girer ve dolayisiyla guclu bir norotoksindir oldurucu dozu 100 mg in altindadir olagan disi bir inhibisyon turudur enzim aktif bolgesinde inhibitoru onun aktif bicimine donusturur Bir ornek poliamin biozentezinin inhibitoru a difluorometilornitin veya DFMO amino asidinin bir analogudur ve uyku hastaliginin tedavisi icin kullanilir DFMO nun dekarboksilasyonunu katalizleyebilir yukarida gosterildigi gibi Ancak bu dekarboksilasyon reaksiyonunu flor atomunun eliminasyonu izler bu flor katalitik ara urunu son derece elektrofilik olan bir konjuge imin e donusturur DFMO nun bu reaktif bicimi sonra aktif bolgedeki bir sistein veya lizin kalintisi ile tepkiyip enzimi tersinmez olarak inaktive eder Tersinmez inhibisyon genelde kovalent olmayan bir EI kompleksinin olusumunu greektirdigi icin bazen bir inhibitor bir enzime birden cok sekilde baglanabilir Ornegin yukarida enzimini gosteren resimde kuinakrin mustard adi verilen bir inhibitorun iki molekulu enzimin aktif bolgesine baglidir Ustteki molekul tersinir baglanmistir ama alttaki kovalent baglidir cunku nitrojen mustard grubu ile bir amino asit kalintisi ile reaksiyona girmistir Enzim inhibitorlerinin kesfi ve tasarimi Kimyasal kitapliklarin yuksek islem hacimli taranmasi icin kullanilan robotlar Yeni ilaclar uzun bir surecinin urunudur bu surecin ilk adimi cogu zaman bir enzim inhibitorunun kesfidir Gecmiste bu yeni inhibitorlerin kesfinin tek yolu deneme ve yanilmaydi onbinlerce kimyasal bilesikten olusan koleksiyonlar taranarak hedef enzime etki eden faydali bir adayin ortaya cikmasi umidedilirdi Bu kaba kuvvete dayali yaklasim hala basarilidir ve yaklasimi ile genisletilirek kisa surede cok sayida yeni bilesikler uretimini saglar Muazzam kimyasal koleksiyonlar icinden yuksek hacimli tarama teknolojileri kullanilarak kisa surede faydali inhibitorler tespit edilebilir Daha yakin zamanda alternatif bir yaklasim yayginlasmistir bir enzimin aktif bolgesinin uc boyutlu yapisini kullanarak hangi molekullerin inhibitor olabilecegini ongorulur Bu ongoruler sonra deneysel olarak sinanir ve test edilen bilesiklerden birinin yeni bir inhibitor oldugu bulunabilir Bunun ardindan bu molekulun aktif bolgeye nasil baglandigini gorebilmek icin bu yeni inhibitorun enzime baglanarak olusturdugu kompleksin yapisi cozulmeye calisilir Bu sayede inhibitorun molekuler yapisinda degisiklikler yapilarak enzime baglanmasi optimize edilebilir Bu deneme ve iyilestirme dongusu yeterince guclu bir inhibitor bulunana kadar tekrar edilir Bir inhibitorun bir enzime olan afinitesinin Bilgisayara dayali yontemler ile ongurusu ornegin docking ve molekuler mekanik halen uzerinde yogun calisilan arastirma konularindan biridir Inhibitorlerin kullanimlariEnzim inhbitorleri dogada bulunur ayrica farmakoloji ve biyokimya arastirmalarinin bir sonucu olarak tasarlanir ve uretilir Dogal zehirler genelde bir bitki veya hayvanin dogal dusmanlarina karsi kendini korumasini saglayacak sekilde evrimlesmistir Bu dogal toksinler arasinda bilinen en zehirli bilesikler bulunur Yapay inhibitorler genelde ilac olarak kullanilir ama insektisit malatyon gibi herbisit gibi veya dezenfektan gibi de olabilirler Kemoterapi Sildenafil Viagra nin yapisiAnti kanser ilaci metotraksat sagda ile folik asit koenziminin solda karsilastirmasiPenisilin G ile Streptomyces transpeptidazinin olusturdugu kompleksin yapisi PDB 1PWC3 Subat 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde koordinatlarindan uretilmistir Enzim inhibitorlerinin en yaygin kullanimi hastalik tedavisi icin ilac olaraktir Bu inhibitorlerin cogunda bir insan enzimini hedeflenir ve patolojik bir durumun duzeltilmesi amaclanir Ancak her ilac bir enzim inhibitoru degildir Bazilari ornegin anti epileptik ilaclar enzimden daha cok veya daha az uretilmesini saglayarak enzim aktivitesine etki ederler Bu tur etkilere denir burada soz konusu olan enzim inhbisyonundan farkli olarak bunlar degistirir Diger ilaclar enzim olmayan hucresel hedeflerle ornegin iyon kanallari ve membran reseptorlerle etkilesir Tibbi amacli bir enzim inhibitoru ornegi sildenafil Viagra dir bu erkek ereksiyon bozuklugu icin yaygin bir ilactir Bu bilesik icin guclu bir inhibitordur bu enzim sinyal molekulu yikimini yapar Bu sinyalleme molekulu duz kas gevsemesini tetikleyip ve penisteki icine kan akmasini saglar bu da ereksiyona neden olur Bu ilac sinyali durduran enzimin aktivitesini azalttigi icin sinyalin daha uzun sure dayanmasini saglar Bazi inhibitorlerin hedefledikleri enzimin substratlarina benzerligine bir diger ornek ile folik asidi karsilastiran resimde gorulebilir Folik asit nukleotit sentezleyen in bir substratidir bu enzim metotraksat tarafindan guclu sekilde inhibe olur Metotraksat dihidrofolat reduktaz in etkisini bloke eder ve bunun sonucu nukleotit uretimini durdurur Nukleotit biyosentezi cogalan hucreler icin daha toksiktir cogalmayan hucrelere kiyasla cunku hizla buyuyen hucreler DNA ikilesmesi yapmak zorundadir Bu yuzden metotraksat cogu zaman kemoterapi icin kullanilir Ilaclar patojenlerin canli kalmalari icin gerekli enzimleri inhibe etmek icin de kullanilir Ornegin bakteriler kalin bir ile cevrilidir bu duvar peptidoglikan adli ag yapili bir polimerden meydana gelir Penisilin ve vankomisin gibi cogu antibiyotik bu polimeri olusturan ve onun ipliklerini birbirine capraz baglayan enzimleri inhibe eder Bunun sonucu hucre duvari zayiflar ve bakteri parcalanir Sagdaki sekilde bir penisilin molekulu hedefi olan R61 bakterisinin enzimine baglanmis olarak gorulebilir Eger bir patojenin canli kalmasi icin gerekli olan bir enzim insanda yoksa veya cok farkli ise kolaylasir Yukaridaki ornekte insanlar peptidoglikan yapmaz dolayisiyla bu surecin inhibitorleri secici olarak bakteriler icin toksiktir Baska ilaclarda bakteri ribozom yapisindaki farkliliklar veya bakterilerin yag asidi uretimindeki farkliliklar degerlendirilerek secici toksisite elde edilmistir Metabolik kontrol Enzim inhibitorleri metabolik kontrolde de onemlidirler Hucredeki cogu metabolik enzim aktivitesini kontrol eden metabolitler tarafindan allosterik duzenleme regulasyon veya substrat inhibisyonu yoluyla inhibe olurlar Bunun iyi bir ornegi glikolitik yolagin allosterik duzenlemesidir Bu katabolik yolak glukoz tuketir ve ATP NADH ve piruvat uretir Glikoliz duzenlemesinde onemli bir nokta yolagin ilk adimlarindan olan PFK1 tarafindan katalizlenen reaksiyondur ATP duzeyi yukselince ATP PFK1 deki bir allosterik yere baglanip enzim reaksiyon hizini azaltir glikoliz inhibe olur ve ATP uretimi duser Bu negatif geribesleme hucredeki ATP konsantrasyonunun istikrarli kalmasini saglar Ancak metabolik yolaklar sadece inhibisyon yoluyla duzenlenmezler cunku enzim aktivasyonu da ayni derecede onemlidir ve ADP PFK1 durumunda allosterik aktivator olarak etki eden metabolitlere ornektir Spesifik protein inhibitorler ile de fizyolojik enzim inhibisyonu elde edilebilir pek cok sindirim enzim onculunun prekursorunun uretildigi pankreasta bu mekanizma gorulebilir Bu oncullerin cogu tripsin proteazi tarafindan aktive edilir bu yuzden pankreasin kendi kendini sindirmemesi icin bu sindirim enzimlerinin inhibe edilmesi gereklidir Tripsin aktivitesinin kontrol edilme yollarindan biri spesifik ve guclu bir tripsin inhibitorunun pankreas tarafindan uretimidir Bu inhibitor tripsine sikica baglanarak organ icin zararli olacak tripsin aktivitesini engeller Tripsin inhibitoru bir protein olmasina ragmen tripsinin aktif bolgesindeki suyu dislayarak ve reaksiyon gecis durumunu kararsiz hale getirerek kendisinin tripsin icin substrat olmasinin onune gecer Fizyolojik enzim inhibitor proteinlerinin diger ornekleri arasinda bakteriyel ribonukleaz inhibitoru ve inhibitorleri sayilabilir Pestisit ve herbisitler Cogu herbisit ve pestisit enzim inhibitorudur Asetilkolinesteraz AChE boceklerden insanlara kadar hayvanlarda bulunan bir enzimdir Sinir hucrelerinin islev gorebilmesi icin bu enzimin asetilkolin adli norotransmitteri asetat ve kolin olarak parcalamasi gereklidir Bu mekanizma norotransmitterler arasinda nispeten enderdir cunku cogu diger norotransmitter serotonin dopamin ve norepinefrin dahil olmak uzere parcalanmak yerine tarafindan absorbe edilirler Hem tipta hem tarimda cok sayida AChE inhibitorleri kullanilir Tersinir yarismali inhibitorler ve neostigmin gibi tedavisi ve anestezi icin kullanilir pestisitleri de tersinir AChE inhibitorlerine ornektir Organofosfat insektisitlerden olan malatyon ve tersinmez olarak asetilkolinesterazi inhibe ederler Glifosat herbisiti in inhibitorudur baska herbisitler ise sulfonilureler gibi enzimini inhibe eder Bu iki enzim de bitkiler tarafindan dalli zinciri olan amino asitler yapmak icin kullanilir Herbisitler tarafindan inhibe edilen pek cok baska enzim de vardir bunlarin arasinda lipit ve karotenoit biyosentezi fotosentez ve oksidatif fosforilasyonda gorev alan enzimler vardir Tohum avcilarini caydirmak icin baklagillerde sindirime mudahale eden bulunur Dogal zehirler Hayvan ve bitkiler genis bir zehirli urunler yelpazesi olusturacak sekilde evrimlesmislerdir Bunlarin arasinda inhibitor etkisi olan ikincil metabolitler peptitler ve proteinler bulunmaktadir Dogal toksinler genelde ve o kadar cesitlidirler ki muhetemelen cogu metabolik surec icin dogal inhibitorler mevcuttur Dogal zehirlerin hedefi olan metabolik surecler sadece metabolik yolaklardaki enzimler degildir ayrica hucredeki reseptor kanal ve dogal fonksiyonlar da inhibe olabilir Ornegin paklitaksel taksol Pasifik porsuk agaci de bulunan bir organik molekul dimerlerine sikica baglanir ve onlarin hucre iskeletindeki mikrotubulleri olusturmasini inhibe eder Cogu dogal zehir felce ve dolayisisiyla olume yol acan norotoksin olarak etkir Bunlar avcilara karsi korunmaya veya avci canlilarin av yakalamasina yarar Bu dogal inhibitorlerin bazilari toksik ozelliklerine ragmen dusuk dozda tedavi edici ozellikleri nedeniyle tipta degerlidir Bunun bir ornegi Solanaceae ailesinden patates domates ve patlican bu ailenin uyelerindendir elde edilen bunlar inhibitorleridir Bu enzimin inhibisyonu asetilkolin norotransmitterinin kontrolsuz sekilde artmasina ve bunun sonucu kas felci ve olume neden olur Norotoksisite ayrica reseptorlerin inhibisyonu sonucu da meydana gelebilir ornegin zehirli guzelavrat otunda Atropa belladonna da bulunan atropin olarak islev gosterir Cogu dogal toksin ikincil metabolit olmakla beraber bunlarin arasinda peptit ve proteinler de bulunur Toksik bir peptite ornek dir koygocuren mantarinin akrabalarinda bulunur Bu peptit guclu bir enzim inhibitorudur enziminin DNA yi cevriyazmasini transkribe etmesini engeller Yosun toksini mikrosistin de bir peptittir ve inhibitorudur Bu toksin sonra su kaynaklarini kontamine edebilir yuksek dozlarda akut karaciger kanamasi ve olume yol acabilen bildik bir kanserojendir Proteinler dogal zehir veya olabilirler Bazi baklagillerde bulunan ve yukarida bahsi gecen bunun bir ornegidir Daha ender gorulen bir toksin sinifi ise toksik enzimlerdir bunlar hedef enzimlerinin tersinmez inhibitorleridir ve substrat enzimlerini kimyasal olarak modifiye ederek etkirler Bunun bir ornegi olan risin Hint yagi tohumlarinda bulunan son derece guclu bir protein toksinidir Bu enzim ribozomlari inhibe eden bir Risin katalitik tersinmez bir inhibitor oldugu icin tek bir risin molekulu bir hucreyi oldurmeye yeterlidir Ayrica bakinizAllosterik duzenleme Enzim olcumuKaynakca Shapiro R Vallee BL 1991 Interaction of human placental ribonuclease with placental ribonuclease inhibitor Biochemistry 30 8 ss 2246 55 doi 10 1021 bi00222a030 PMID 1998683 Berg J Tymoczko J and Stryer L 2002 Biochemistry 21 Temmuz 2006 tarihinde Wayback Machine sitesinde W H Freeman and Company ISBN 0 7167 4955 6 Irwin H Segel Enzyme Kinetics Behavior and Analysis of Rapid Equilibrium and Steady State Enzyme Systems Wiley Interscience New edition 1993 ISBN 0 471 30309 7 Holdgate GA 2001 Making cool drugs hot isothermal titration calorimetry as a tool to study binding energetics BioTechniques 31 1 ss 164 6 168 170 passim PMID 11464510 Leatherbarrow RJ 1990 Using linear and non linear regression to fit biochemical data Trends in biochemical sciences 15 12 ss 455 8 doi 10 1016 0968 0004 90 90295 M PMID 2077683 Tseng SJ Hsu JP 1990 A comparison of the parameter estimating procedures for the Michaelis Menten model Journal of theoretical biology 145 4 ss 457 64 doi 10 1016 S0022 5193 05 80481 3 PMID 2246896 a b Irwin H Segel Enzyme Kinetics Behavior and Analysis of Rapid Equilibrium and Steady State Enzyme Systems Wiley Interscience New Ed edition 1993 ISBN 0 471 30309 7 Dixon M Webb E C Thorne C J R and Tipton K F Enzymes 3rd edition Longman London 1979 p 126 Hsu JT Wang HC Chen GW Shih SR 2006 Antiviral drug discovery targeting to viral proteases Current pharmaceutical design 12 11 ss 1301 14 doi 10 2174 138161206776361110 PMID 16611117 Lew W Chen X Kim CU 2000 Discovery and development of GS 4104 oseltamivir an orally active influenza neuraminidase inhibitor Curr Med Chem 7 6 ss 663 72 PMID 10702632 KB1 bakim Birden fazla ad yazar listesi link Fischer PM 2003 The design synthesis and application of stereochemical and directional peptide isomers a critical review Curr Protein Pept Sci 4 5 ss 339 56 doi 10 2174 1389203033487054 PMID 14529528 Bogoyevitch MA Barr RK Ketterman AJ 2005 Peptide inhibitors of protein kinases discovery characterisation and use Biochimica et Biophysica Acta 1754 1 2 ss 79 99 doi 10 1016 j bbapap 2005 07 025 PMID 16182621 Lundblad R L Chemical Reagents for Protein Modification CRC Press Inc 2004 ISBN 0 8493 1983 8 N Price B Hames D Rickwood Ed Proteins LabFax Academic Press 1996 ISBN 0 12 564710 7 Adam GC Cravatt BF Sorensen EJ 2001 Profiling the specific reactivity of the proteome with non directed activity based probes Chemistry amp biology 8 1 ss 81 95 doi 10 1016 S1074 5521 00 90060 7 PMID 11182321 Maurer T Fung HL 2000 Comparison of methods for analyzing kinetic data from mechanism based enzyme inactivation application to nitric oxide synthase AAPS pharmSci 2 1 ss E8 PMID 11741224 Loo JA DeJohn DE Du P Stevenson TI Ogorzalek Loo RR 1999 Application of mass spectrometry for target identification and characterization Med Res Rev 19 4 ss 307 19 doi 10 1002 SICI 1098 1128 199907 19 4 lt 307 AID MED4 gt 3 0 CO 2 2 PMID 10398927 KB1 bakim Birden fazla ad yazar listesi link a b Poulin R Lu L Ackermann B Bey P Pegg AE 1992 Mechanism of the irreversible inactivation of mouse ornithine decarboxylase by alpha difluoromethylornithine Characterization of sequences at the inhibitor and coenzyme binding sites The Journal of biological chemistry 267 1 ss 150 8 PMID 1730582 Szedlacsek SE Duggleby RG 1995 Kinetics of slow and tight binding inhibitors Methods in enzymology Cilt 249 ss 144 80 doi 10 1016 0076 6879 95 49034 5 PMID 7791610 Stone SR Morrison JF 1986 Mechanism of inhibition of dihydrofolate reductases from bacterial and vertebrate sources by various classes of folate analogues Biochimica et Biophysica Acta 869 3 ss 275 85 PMID 3511964 Pick FM McGartoll MA Bray RC 1971 Reaction of formaldehyde and of methanol with xanthine oxidase European journal of biochemistry FEBS 18 1 ss 65 72 PMID 4322209 Reardon JE 1989 Herpes simplex virus type 1 and human DNA polymerase interactions with 2 deoxyguanosine 5 triphosphate analogues Kinetics of incorporation into DNA and induction of inhibition The Journal of biological chemistry 264 32 ss 19039 44 PMID 2553730 Cohen J A Oosterbaan R A Berends F 1967 81 Organophosphorus compounds Cilt 11 s 686 doi 10 1016 S0076 6879 67 11085 9 Brenner G M 2000 Pharmacology Philadelphia PA W B Saunders Company ISBN 0 7216 7757 6 Saravanamuthu A Vickers TJ Bond CS Peterson MR Hunter WN Fairlamb AH 2004 Two interacting binding sites for quinacrine derivatives in the active site of trypanothione reductase a template for drug design The Journal of biological chemistry 279 28 ss 29493 500 doi 10 1074 jbc M403187200 PMID 15102853 Koppitz M Eis K 2006 Automated medicinal chemistry Drug Discov Today 11 11 12 ss 561 8 doi 10 1016 j drudis 2006 04 005 PMID 16713909 Scapin G 2006 Structural biology and drug discovery Curr Pharm Des 12 17 ss 2087 97 doi 10 2174 138161206777585201 PMID 16796557 Gohlke H Klebe G Agustos 2002 Approaches to the description and prediction of the binding affinity of small molecule ligands to macromolecular receptors Angew Chem Int Ed Engl 41 15 ss 2644 76 doi 10 1002 1521 3773 20020802 41 15 lt 2644 AID ANIE2644 gt 3 0 CO 2 O PMID 12203463 Glen RC Allen SC Mayis 2003 Ligand protein docking cancer research at the interface between biology and chemistry Curr Med Chem 10 9 ss 763 7 doi 10 2174 0929867033457809 PMID 12678780 Maggi M Filippi S Ledda F Magini A Forti G 2000 Erectile dysfunction from biochemical pharmacology to advances in medical therapy European journal of endocrinology European Federation of Endocrine Societies 143 2 ss 143 54 PMID 10913932 McGuire JJ 2003 Anticancer antifolates current status and future directions Current pharmaceutical design 9 31 ss 2593 613 doi 10 2174 1381612033453712 PMID 14529544 Katz AH Caufield CE 2003 Structure based design approaches to cell wall biosynthesis inhibitors Current pharmaceutical design 9 11 ss 857 66 doi 10 2174 1381612033455305 PMID 12678870 Okar DA Lange AJ 1999 Fructose 2 6 bisphosphate and control of carbohydrate metabolism in eukaryotes BioFactors Oxford England 10 1 ss 1 14 doi 10 1002 biof 5520100101 PMID 10475585 Nicholas Price Lewis Stevens Fundamentals of Enzymology Oxford University Press 1999 ISBN 0 19 850229 X Smyth TP 2004 Substrate variants versus transition state analogues as noncovalent reversible enzyme inhibitors Bioorganic amp medicinal chemistry 12 15 ss 4081 8 doi 10 1016 j bmc 2004 05 041 PMID 15246086 Hartley RW 1989 Barnase and barstar two small proteins to fold and fit together Trends in biochemical sciences 14 11 ss 450 4 doi 10 1016 0968 0004 89 90104 7 PMID 2696173 Oliver CJ Shenolikar S 1998 Physiologic importance of protein phosphatase inhibitors Frontiers in bioscience a journal and virtual library Cilt 3 ss D961 72 PMID 9727084 9 Temmuz 2011 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 5 Temmuz 2011 Tan S Evans R Singh B Mart 2006 Herbicidal inhibitors of amino acid biosynthesis and herbicide tolerant crops Amino Acids 30 2 ss 195 204 doi 10 1007 s00726 005 0254 1 PMID 16547651 KB1 bakim Birden fazla ad yazar listesi link Duke SO 1990 Overview of herbicide mechanisms of action Environ Health Perspect Cilt 87 Brogan amp 38 ss 263 71 doi 10 2307 3431034 PMC 1567841 2 PMID 1980104 8 Haziran 2019 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 5 Temmuz 2011 Tan G Gyllenhaal C Soejarto DD 2006 Biodiversity as a source of anticancer drugs Current drug targets 7 3 ss 265 77 doi 10 2174 138945006776054942 PMID 16515527 Abal M Andreu JM Barasoain I 2003 Taxanes microtubule and centrosome targets and cell cycle dependent mechanisms of action Current cancer drug targets 3 3 ss 193 203 doi 10 2174 1568009033481967 PMID 12769688 Hostettmann K Borloz A Urbain A Marston A 2006 Natural Product Inhibitors of Acetylcholinesterase Current Organic Chemistry Cilt 10 s 825 doi 10 2174 138527206776894410 Defrates LJ Hoehns JD Sakornbut EL Glascock DG Tew AR 2005 Antimuscarinic intoxication resulting from the ingestion of moonflower seeds The Annals of pharmacotherapy 39 1 ss 173 6 doi 10 1345 aph 1D536 PMID 15572604 Vetter J 1998 Toxins of Amanita phalloides Toxicon official journal of the International Society on Toxinology 36 1 ss 13 24 doi 10 1016 S0041 0101 97 00074 3 PMID 9604278 Holmes CF Maynes JT Perreault KR Dawson JF James MN 2002 Molecular enzymology underlying regulation of protein phosphatase 1 by natural toxins Current medicinal chemistry 9 22 ss 1981 9 PMID 12369866 Bischoff K 2001 The toxicology of microcystin LR occurrence toxicokinetics toxicodynamics diagnosis and treatment Veterinary and human toxicology 43 5 ss 294 7 PMID 11577938 Hartley MR Lord JM 2004 Cytotoxic ribosome inactivating lectins from plants Biochimica et Biophysica Acta 1701 1 2 ss 1 14 doi 10 1016 j bbapap 2004 06 004 PMID 15450171 Dis baglantilarEnzim inhibisyonu hakkinda animasyonlu Web egiticisi28 Subat 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde Uluslararasi Biyokimya Birligi Adlandirma Komitesinin NC IUB enzim inhibisyon terminolojisi hakkinda onerileri Ingilizce PubChem NCBI 16 Aralik 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde Ilac ve enzim inhibitorleri veritabani BRENDA 11 Aralik 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde Enzim veritabani her enzim icin inhibitoerler listelenmistir Enzymes Kinetics and Diagnostic Use 9 Temmuz 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde Enzim inhibitorlerinin tibbi uygulamalari hakkinda konferans Dr Michael W King of the IU School of Medicine Ingilizce BindingDB 10 Aralik 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde protein ligand baglanma afinitleri icin veritabani Enzim Inhibisyonu Animasyonlu alistirmalar 26 Haziran 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde ders ve testler Ingilizce