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CHMI 2227F Biochimie I. Enzymes: Inhibition. Inhibition des enzymes. Les inhibiteurs sont des substances qui inactivent les enzymes; Il existe deux principaux types d’inhibition: - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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CHMI 2227FBiochimie I
Enzymes:- Inhibition
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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;
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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
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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;
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Inhibition des enzymes Exemple 3 – Acétaminophène (tylénol):
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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
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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.
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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.
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Inhibition réversible des enzymes2- Inhibition incompétitive
Vmaxapp= Vmax / (1 + [I]/Ki)
Kmapp= Km / (1 + [I]/Ki)
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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).
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Inhibition réversible des enzymes3- Inhibition non-compétitive
Vmaxapp= Vmax / (1 + [I]/Ki)
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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
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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)
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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;
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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;
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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
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Inhibition enzymatique irréversible 3. Inhibiteurs suicides - pénicilline
Tétrapeptide
PontpentaGly
Glycopeptide transpeptidase
Glycopeptide transpeptidase
Glycopeptide transpeptidase
Pénicilline
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Inhibition enzymatique irréversible 3. Inhibiteurs suicides - pénicilline