מעכבי אנזימים
מולקולות שנקשרות לאנזים ופוגעות בתפקודו / ויקיפדיה האנציקלופדיה encyclopedia
מעכבי אנזימים הם מולקולות שנקשרות לאנזים ומעכבות את פעולתו כזרז של תהליכים ביוכימיים. בעקבות זאת התהליך הביוכימי לא יתרחש, מטבוליטים לא יסונתזו או לא יפורקו, והמסלולים המטבוליים ייחסמו. העיכוב האנזימטי פוגע בתא ואף יכול להביא למותו. היות שחסימת פעילותו של אנזים מסוגלת לקטול חיידקים או לתקן חוסר איזון מטבולי בתא אנימלי, תרופות רבות פועלות באמצעות מנגנון של עיכוב אנזימטי. מעכבים אנזימטיים משמשים גם להדברת מזיקים. לצד מעכבי אנזימים קיימים חומרים הקרויים מעודדי אנזימים שמבצעים פעולה נגדית לפעולתם של המעכבים, כלומר קשירתם לאנזים משפעלת אותו ומאפשרת את פעולתו כזרז.
מעכבים אנזימטיים מונעים את יצירת התוצר של התהליך הביוכימי. מנגנון העיכוב יכול לפעול במספר דרכים: באמצעות קישור לאתר הפעיל של האנזים, המונע קשירתו של סובסטרט (מצע; המגיב בתגובה שאותה מזרז האנזים), או על ידי גרימת שינוי מבני כולל באנזים, המונע מהסובסרט גישה והיצמדות לאתר הפעיל.
מעכבי אנזימים נחלקים לשתי קבוצות, מעכבים הפיכים ומעכבים בלתי הפיכים:
- מעכבים הפיכים - יוצרים תצמיד חלש יחסית עם האנזים, כיוון שהם אינם יוצרים קשרים קוולנטיים. בתנאים פיזיולוגיים הם מתנתקים ממנו וכך פעילותו הקטליטית ממשיכה. ישנם סוגים שונים של עיכוב. חלק ממעכבים אלו נקשרים לאנזים, אחרים נקשרים לתצמיד האנזים-סובסטרט, וישנם שנקשרים הן לאנזים הן לתצמיד האנזים-סובסטרט. עצם היקשרותם לאנזים או לתצמיד האנזים-סובסטרט גורמת לעיכוב פעילותו של האנזים.
- מעכבים בלתי הפיכים - לרוב מגיבים קוולנטית עם האנזים, ומשנים אותו מבחינה כימית. השינוי הכימי נעשה בשיירים בעלי תפקיד מפתח החיוניים לפעילות האנזימטית, ובעקבות שינוי זה מופרעת פעילותו של האנזים. סוג הקישור הכימי אינו מאפשר ניתוק של המעכב מהאנזים, ולכן זהו עיכוב בלתי הפיך.
מעכבי אנזימים רבים משמשים כתרופות, ומסיבה זו מחקר וגילוי של מעכבי אנזימים הוא תחום הנחקר רבות בביוכימיה ובפרמקולוגיה. ניתן לקבוע את טיבו של מעכב אנזימים שמשמש כתרופה על פי הספציפיות שלו (כך שלא ייקשר לחלבונים אחרים), וכן על פי העוצמה שלו (קבוע הדיסוציאציה, המצביע על הריכוז הדרוש לעיכוב האנזים). עוצמה וספציפיות גבוהות מקטינות את תופעות הלוואי של התרופה ומפחיתות את רעילותה.
מעכבי אנזימים מופיעים גם בצורה טבעית ומעורבים בוויסות המטבוליזם. לדוגמה, אנזימים הפועלים במסלול מטבולי עשויים להיות מעוכבים על ידי תוצרים זמניים במסלול. סוג זה של משוב שלילי מאט את הזרם במסלול כאשר התוצרים מתחילים להיבנות, והוא דרך חשובה לקיום הומאוסטזיס בתא. מעכבי אנזימים אחרים הנמצאים בתא הם חלבונים שנקשרים באופן ספציפי ומעכבים את אנזים המטרה. עיכוב זה מסייע בבקרה על אנזימים שעשויים לגרום נזק לתא, כגון פרוטאזות (אנזימים מפרקי חלבונים) ונוקלאזות (אנזימים מפרקי קשרים פוספודיאסטרים שמחברים בין נוקלאוטידים ב-DNA); לדוגמה, מעכב ריבונוקלאז שנקשר לריבונוקלאז באחת מאינטראקציות החלבון-חלבון החזקות ביותר שידועות.[1] מעכבי אנזימים משמשים גם כרעלים טבעיים, למשל להגנה נגד טורפים או כאמצעים להמתת טרף.