3.3.2.Смешанное ингибирование.

Конкурентное ингибирование распространено широко, в то время как случаи неконкурентного ингибирования очень редки. Понятие последнего типа возникло в связи с тем, что первые его исследователи (Михаэлис и сотр.) допускали, что определенные ингибиторы действуют на активность фермента, снижая значение υ_{max, каж} и не оказывая влияния на параметр K_m. Этот тип ингибирования должен был представлять собой альтернативный случай по отношению к конкурентному ингибированию, и был назван неконкурентным. Однако реально представить себе механизм его действия трудно, поскольку он должен снижать каталитическую активность фермента, и не оказывать влияние на связывание фермента с субстратом. Это допущение справедливо лишь для ингибиторов очень малых размеров, например, катионов водорода или металла. Поэтому в общем случае рассматривают неконкурентное ингибирование как особый случай смешанного ингибирования.

Смешанное ингибирование наблюдается тогда, когда при изменении концентрации ингибитора происходит изменение величины υ_{max, каж} и отношения υ_{max, каж}/K_{m, каж.} В простейшем случае выполняются следующие соотношения:

K_m ∙ (1 + [I]/К_i)

υ_{max, каж} = υ_max/(1 + [I]/К_i'); K_{m, каж} = ————————;

(1 + [I]/К_i')

υ_max/K_m

υ_{max, каж}/K_{m, каж} = ——————.

(1 + [I]/К_i)

Этот тип ингибирования укладывается в схему Боттса – Моралеса, если форма EIS не распадается с образованием продуктов и если все реакции связывания можно рассматривать как равновесные. В этом случае К_i есть константа диссоциации для комплекса EI, К_i' - константа диссоциации для процесса высвобождения ингибитора из комплекса EIS и K_m – константа диссоциации для комплекса ES, то есть К_S.

Смешанное ингибирование – это чаще всего особый случай ингибирования продуктом. Если отщепление продукта происходит на стадии, приводящей к образованию формы свободного фермента, отличающейся от исходной формы, связывающей субстрат, то в данном случае происходит ингибирование продутом реакции. Простейшим механизмом подобного типа является процесс, в котором продукт высвобождается на второй из трех стадий схемы:

Примеры подобных механизмов усложненного типа можно найти в большом количестве среди реакций, протекающих с участием более одного субстрата или продукта. В этих случаях константы К_i и К_i' выражаются следующим образом:

К_i = (k₋₁ + k₂)/k₃ · k₋₁ ∙ k₋₂; К_i' = (k₂ + k₃)/k₋₂.

То есть ни одна из констант не является константой равновесия, за исключением особых случаев, когда k₃ << k₂. Если k₋₁ = k₃, то К_i = К_i', и получается равенство: K_m,каж = K_m. Этот случай соответствует неконкурентному ингибированию.

3.3.3.Бесконкурентное ингибирование.

Последний из простых типов ингибирования получил в литературе название бесконкурентное. Для него характерно то, что υ_max и K_m изменяются в одинаковой степени, и поэтому отношение υ_max/K_m остается постоянным:

υ_{max, каж} = υ_max/(1 + [I]/К_i'); K_{m, каж} = K_m/(1 + [I]/К_i');

υ_{max, каж}/K_{m, каж} = υ_max/K_m.

Сопоставление этих уравнений с уравнениями для смешанного ингибирования показывает, что бесконкурентное ингибирование является предельным случаем смешанного ингибирования, когда К_i стремится к бесконечности. Таким образом, бесконкурентное ингибирование является прямой противоположностью конкурентному ингибированию, поскольку последнее является другим предельным случаем смешанного ингибирования, когда К_i' стремится к бесконечности.

Бесконкурентное ингибирование можно описать с помощью схемы Боттса – Моралеса, если допустить, что образование формы EI не происходит вообще, а форму EIS рассматривать как «тупиковый» комплекс. Это означает, что центр, связывающий ингибитор, становится доступным для ингибитора только после того, как свяжется субстрат. Схема бесконкурентного ингибирования имеет вид:

В этом механизме «тупиковый» ингибитор, связывающийся только с Е', будет бесконкурентным по отношению к одному субстрату А, в то время как ингибитор, связывающийся только с Е, будет бесконкурентным ингибитором по отношению к другому субстрату, В.

Бесконкурентное ингибирование чаще всего встречается как случай ингибирования продуктом реакции, в особенности, если их три и более.