CHMI 2227F Biochimie I

CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D. 1

CHMI 2227FBiochimie I

Enzymes:- Inhibition


Inhibition des enzymes Les inhibiteurs sont des substances qui inactivent les enzymes;

Il existe deux principaux types d’inhibition:

Inhibition réversible des enzymes: l’activité enzymatique peut être retrouvée en enlevant l’inhibiteur (e.g. dialyse, filtration sur gel);

Inhibition irréversible des enzymes: l’inhibiteur lie l’enzyme de manière covalente, inactivant ce dernier de façon irréversible.

L’inhibition de l’enzyme (i.e. son inactivation) peut nos donner beaucoup d’information sur la façon dont l’enzyme fonctionne;

Les inhibiteurs enzymatiques sont utilisés très souvent pour caractériser des phénomènes biologiques;

Les compagnies pharmaceutiques dépensent annuellement des milliards de dollars afin de trouver des inhibiteurs enzymatiques qui pourraient être utilisés dans le traitement de maladies;


Inhibition des enzymes Exemple 1 – Inhibiteurs du récepteur VEGF: VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor):

Produit dans les embryons et les tumeurs;

Agit via un récepteur à la surface de la cellule (VEGF-R – une enzyme) et stimule la croissance des vaisseaux sanguins;

Pourquoi inhiber le VEGF-R: Bloquer l’action de VEGF inhibera la croissance des

vaisseaux sanguins et affamera les cellules tumorales, qui mourront!

British Journal of Cancer (2005) 92(Suppl 1), S6 – S1Endothelial cell

VEGF

VEGF-R

Croissance et migration des cellules endothéliales

ZD6474


Inhibition des enzymes Exemple 2– Sildenafil:

Int.

J. Im

pot.

Res

. (20

04)

16, S

11–S

14

Cellule endothéliale Cellule musculaire lisse du vaisseau sanguin

Acetylcholine

Nit

ric

Ox

ide

S

yn

tha

se

(N

OS

)

NO

Arginine

NO Guanylate cyclase

GTP

cGMP

GMPRelaxationmusculaire Dilatation du

Vaisseau sanguin

PDE

Sildenafil

Sildenafil: Inhibiteur des cGMP-

phosphodiesterases;

Testés initialement en tant que médicament contre l’hypertension;


Inhibition des enzymes Exemple 3 – Acétaminophène (tylénol):


Inhibiteur de la trypsine

Inhibition réversible des enzymes1- Inhibition compétitive

Type d’inhibition rencontrée le plus fréquemment;

I est très similaire à S (i.e. analogue structurel)

I et S sont en compétition pour le même site de liaison sur l’enzyme: le site actif;

Vmax ne change pas: À des [S] très élevées, I devient

négligeable;

Km est augmenté (Kmapp): Parce que I peut lier E, la quantité de S

requise pour atteindre ½ Vmax sera augmentée.

P


Inhibition réversible des enzymes1- Inhibition compétitive

La valeur de Kmapp peut être utilisée pour trouver Km et Ki (la constante de dissociation de l’inhibiteur): Kmapp = Km (1 + [I]/Ki)

Ki = [E][I]/[EI]

Ki est une mesure de l’affinité de I pour E: plus Ki est petit, plus l’inhibiteur est puissant.


Inhibition réversible des enzymes2- Inhibition incompétitive

I peut seulement lier ES, pas l’enzyme libre;

Exemple: glycophosphate (Round-up herbicide)

Vmax est diminué: Une partie de E est convertie par l’inhibiteur en un

complexe ESI inactif.

Km est diminué (oui oui, diminué): I réduit la quantité de E qui peut participer à la

réaction;

ESI va déplacer l’équilibre E + S ES vers la droite, menant à une augmentation apparente de l’affinité de l’enzyme pour le substrat.


Inhibition réversible des enzymes2- Inhibition incompétitive

Vmaxapp= Vmax / (1 + [I]/Ki)

Kmapp= Km / (1 + [I]/Ki)


Inhibition réversible des enzymes3- Inhibition non-compétitive

I et S lient des sites différents sur E;

La liaison de I sur E n’affecte pas la liaison de S sur E (et vice versa);

Donc: Km ne change pas, mais Vmax sera diminué (I réduit la [E] qui peut générer P);

E.g. déoxycyclin (un antibiotique), qui inhibe la collagénase (une enzyme protéolytique impliquée dans la pathologies parodontales e.g. gencives qui saignent).


Inhibition réversible des enzymes3- Inhibition non-compétitive

Vmaxapp= Vmax / (1 + [I]/Ki)


Inhibition enzymatique irréversible

Les inhibiteurs irréversibles lient l’enzyme de manière covalente et l’inactivent de façon permanente.

Très utile afin d’identifier les acides aminés impliqués dans la catalyse;

Trois types: Spécifiques à un groupe chimique particulier Réactifs marqueurs du site actif (marqueurs d’affinité) Inhibiteurs suicides


Inhibition enzymatique irréversible 1. Inhibiteurs ciblant un groupe chimique spécifique

Réagissent avec une chaîne latérale particulière;

Mène à l’inhibition de l’enzyme en interférant avec la catalyse, par exemple en réagissant avec des chaînes latérales importantes pour la catalyse;

P. ex.: diisopropyl fluorophosphate (DFP); Gaz neurotoxique Inhibe l’acétylcholine estérase (et

plusieurs autres protéase possédant une Ser dans leur site actif)


Inhibition enzymatique irréversible 2. Marqueurs du site actif

L’inhibiteur est structurellement similaire à S;

Réagit avec une chaîne latérale du site actif;

La réaction de I avec E mène à la formation d’un lien covalent qui ne peut pas être hydrolysé;


Inhibition enzymatique irréversible 3. Inhibiteurs suicides

Versions modifiées du substrat;

Initialement, E réagit normalement avec I, tout comme si il s’agissait de S;

Cependant, un intermédiaire covalent est formé qui ne peut pas être hydrolysé, menant à l’inhibition de E;

Exemple 1: inhibiteurs de la monoamine oxydase (MAO) (MAO – dégrade certains neurotransmetteurs, p.ex. sérotonine, adrénaline) activité élevée de MAO = dépression;


Inhibition enzymatique irréversible 3. Inhibiteurs suicides - pénicilline Interfère avec la synthèse de la

parois bactérienne: Rend les bactéries beaucoup plus

sensibles aux stress environnants;

Parois bactérienne: Peptidoglycane La pénicilline empêche la

formation d’une liaison entre le tétrapeptide et le pont pentaGly;

Structure de la parois bactérienne

SucresTétrapeptide

PontspentaGly

Pen


Inhibition enzymatique irréversible 3. Inhibiteurs suicides - pénicilline

Tétrapeptide

PontpentaGly

Glycopeptide transpeptidase



Pénicilline


Inhibition enzymatique irréversible 3. Inhibiteurs suicides - pénicilline

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