Влияние на эффективность и активность неконкурентного антагониста, связывающегося с активным участком рецептора (кривая доза-реакция)

Короткий ответ

«Неконкурентные ингибиторы связывания активного центра» называются ингибиторами смешанного типа . Эти ингибиторы проявляют черты как конкурентных, так и неконкурентных ингибиторов, поскольку они увеличивают K _m (как конкурентный ингибитор) и снижают V _max (как неконкурентный ингибитор).


Фон

Какой интересный вопрос!

Теоретически обратимый ингибитор, связывающийся с активным центром фермента, по определению является конкурентным. В обзоре Blat (2010) автор упоминает, что ингибиторы связывания активного сайта, демонстрирующие неконкурентное ингибирование, действительно необычны. Такие ингибиторы называются ингибиторами смешанного типа . Во многих случаях необычное поведение наблюдается с (1) ферментами, использующими экзосайт для связывания субстрата, или (2) изомеханизмами ферментов , (3) ферментами с несколькими субстратами/продуктами и/ или (4) продуктами и двухступенчатыми ингибиторами связывания .

(1) Ферменты с экзосайтом имеют сайт узнавания субстрата, отличный от активного сайта. Например, некоторые протеазы связывают свою мишень на экзосайте, а затем катализируют протеолиз в активном центре. Затем ингибиторы смешанного типа связываются с экзосайтом, вызывая тем самым неконкурентное поведение, поскольку активный сайт не связан.

(2) ферменты изомеханизма - это ферменты, которые претерпевают несколько структурных переходных изменений во время катализа. Когда одна из этих конформаций ограничивает скорость и связывает ингибитор смешанного типа, она может неконкурентно ингибировать фермент, когда другая конформационная форма связывает субстрат.

(3) Ферменты с несколькими субстратами или продуктами иногда следуют за последовательным связыванием и высвобождением двух субстратов (или продуктов). Предположим, субстрат А и кофактор В (например, НАДФН). Фермент превращает субстрат А в А' и кофактор В в В'. Теперь предположим, что фермент обязательно должен высвободить А', прежде чем может высвободиться В', и что связанное состояние В' неспособно связывать субстрат А в активном центре, но способно связывать ингибитор смешанного типа. В этом случае опять же наблюдается неконкурентный характер торможения.

(4) Ингибиторы двухстадийного связывания относятся к ингибиторам, которые вызывают конформационное изменение фермента после связывания его ингибитора, которое очень медленно возвращается обратно. В конформационно измененном состоянии фермент не может связываться с субстратом и теряется конкуренция с субстратом. Самым крайним случаем являются ингибиторы, которые ковалентно связываются с активным центром (обратите внимание, что это механизм, рассмотренный @RoverEye).

Вы спрашиваете, каковы графики доза-реакция ингибиторов смешанного типа. Более распространенным способом отображения поведения ингибитора является использование графиков Лайнуивера-Берка. Многие ферменты следуют кинетике Михаэлиса-Ментен ( Berg et al., 2002 ), и построение кинетики фермента в виде графика Лайнуивера-Берка позволяет лучше понять сродство ( K _m , вы называете это «потенцией») и максимальную скорость фермента. ( V _max , вы называете это «эффективностью») по сравнению с графиками доза-реакция. На графиках Лайнуивера-Берка обратная скорость фермента отображается в зависимости от обратной концентрации субстрата., в результате чего получается прямая линия, из сродства которой можно легко получить максимальную скорость с помощью линейной регрессии.

Следующие графики, полученные из Технологического института Иллинойса, показывают три различных обсуждаемых режима ингибирования, начиная с двух распространенных типов:

^{Конкурентные ингибиторы увеличивают K _m(т.е. уменьшить сродство к субстрату)} .

^{Неконкурентные ингибиторы снижают Vmax (т. е. уменьшают оборот субстрата).}

^{Ингибиторы смешанного типа увеличивают Km и снижают Vmax}


. Ссылки
— Berg et al. (2002). Биохимия , 5 ^-е издание
- Blat, Chem Biol Drug Des 2010; 75 (6): 535-40

Это сложный вопрос. Я читал эту статью Patrono, C., et al. «Клиническая фармакология ингибирования циклооксигеназы тромбоцитов». Тираж 72.6 (1985): 1177-1184. и они, кажется, не упомянули этот абзац во введении.

Тромбоцитарная циклоксигеназа или простагландин (PG)H-синтаза (т.е. фермент, который превращает арахидонат, высвобождаемый из мембранных фосфолипидов, в эндопероксиды PG) является мишенью для нескольких антиагрегантов, которые могут обратимо или необратимо блокировать активность фермента, конкурируя с субстратом или постоянно изменение активного центра соответственно. Такие препараты относятся к классу так называемых нестероидных противовоспалительных средств (например, индометацин, аспирин), но также включают урикозурический агент, т. е. сульфинпиразон.

Таким образом, мы должны искать DRC НПВП, чтобы сказать ЦОГ. Теперь я не смог найти хороший DRC для аспирина (если вы найдете его, дайте мне знать в комментариях ниже. Я хотел бы взглянуть на него). Но я нашел DRC для других препаратов, ингибирующих ЦОГ.

Это привело меня к статье Walker, M. et al. «Трехэтапный кинетический механизм селективного ингибирования циклооксигеназы-2 диарилгетероциклическими ингибиторами». Биохим. J 357 (2001): 709-718. в котором описано ингибирование ЦОГ-2 НПВП под названием целекоксиб.

Ингибирование изоферментов ЦОГ НПВП обычно соответствует одному из трех ингибирующих механизмов: простое обратимое ингибирование, продемонстрированное ибупрофеном; зависимое от времени обратимое ингибирование, которое включает как более слабые ингибиторы связывания, такие как напроксен, так и ингибиторы сильного связывания, такие как индометацин и меклофенамовая кислота; и необратимое ковалентное ингибирование, как показано аспирином и о-(ацетоксифенил)гепт-2-инилсульфидом ('APHS'). Большинство традиционных НПВП обладают сходными ингибирующими механизмами как в отношении ЦОГ-1, так и в отношении ЦОГ-2 и являются относительно неселективными. Однако ЦОГ-2-селективные диарилгетероциклические ингибиторы демонстрируют различные ингибирующие механизмы для двух изоформ.Например, сообщалось, что целекоксиб является обратимым конкурентным ингибитором ЦОГ-1, демонстрируя при этом зависящее от времени необратимое ингибирование ЦОГ-2.

Принимая во внимание выделенное утверждение, я думаю, вы можете рассматривать кривую ЦОГ-1 как стандартное конкурентное ингибирование, а кривую ЦОГ-2 — как неконкурентное ингибирование. Результирующее изменение — это, по сути, сама форма кривой (смещенная вправо).

О DRC сообщалось здесь: Tacconelli, Stefania, et al. «Биохимическая селективность новых ингибиторов ЦОГ-2 в анализах цельной крови активности изоферментов ЦОГ». Текущие медицинские исследования и мнения® 18.8 (2002): 503-511.

Интересно, что во второй статье (By Walker) также описано, как (предложили авторы) происходит связывание. Очень интересное чтение.