Il differenza principale tra l'inibizione enzimatica reversibile e irreversibile è che l'inibizione enzimatica reversibile inattiva gli enzimi attraverso interazioni non covalenti. Al contrario, l'inibizione enzimatica irreversibile inattiva gli enzimi attraverso l'inattivazione covalente del sito attivo. Inoltre, l'effetto di inibizione è reversibile nell'inibizione enzimatica reversibile, ma l'effetto di inibizione è irreversibile nell'inibizione enzimatica irreversibile.

In breve, l'inibizione enzimatica reversibile e irreversibile sono i due metodi di inibizione enzimatica dei meccanismi responsabili della diminuzione dell'attività enzimatica. Generalmente, gli inibitori riducono la compatibilità tra substrato ed enzima, portando all'inibizione della formazione di complessi enzima-substrato.

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Che cos'è l'inibizione enzimatica reversibile?

L'inibizione enzimatica reversibile è un tipo di inibizione enzimatica in cui le molecole inibitrici si legano all'enzima attraverso interazioni non covalenti. Qui, queste interazioni includono legami idrogeno, interazioni idrofobiche e legami ionici. Tuttavia, le molecole di inibitore reversibile non subiscono reazioni chimiche con i residui amminoacidici del sito attivo dell'enzima. Quindi, gli inibitori reversibili possono essere rimossi dall'enzima tramite diluizione o dialisi.

Figura 1: Inibizione competitiva - Inibitore del metotrexato DHFR

Inoltre, i quattro tipi di inibitori enzimatici reversibili sono inibitori competitivi, non competitivi, non competitivi e misti. Di questi, inibitori competitivi sono i composti con somiglianza strutturale al substrato di un particolare enzima. Pertanto, compete con il substrato per raggiungere il sito attivo dell'enzima, riducendo l'azione enzimatica. In contrasto, inibitori non competitivi si legano all'enzima o al complesso enzima-substrato in un sito diverso dal sito attivo. Tuttavia, questo può alterare la conformazione 3D dell'enzima, che a sua volta riduce la funzione dell'enzima.

Figura 2: Tipi di inibizione enzimatica reversibile

Nel frattempo, inibitori non competitivi si legano al complesso enzima-substrato, eliminando efficacemente il complesso enzima-substrato e, quindi, riducendo la formazione del prodotto. D'altra parte, inibitori misti può legarsi sia all'enzima che al complesso enzima-substrato, liberando il substrato dal complesso enzima-substrato-inibitore che si forma. Al contrario degli inibitori misti, gli inibitori non competitivi non consentono la dissociazione del substrato dal complesso enzima-substrato-inibitore formante.

Cos'è l'inibizione enzimatica irreversibile?

L'inibizione enzimatica irreversibile è il secondo tipo di inibizione enzimatica con effetti inibitori permanenti. Inoltre, la principale caratteristica significativa degli inibitori enzimatici irreversibili è che si legano in modo covalente ai residui amminoacidici del sito attivo dell'enzima. Per questo motivo, questo tipo di inibitori porta gruppi funzionali reattivi come mostarde azotate, aldeidi, aloalcani, alcheni, accettori di Michael, fenilsolfonati o fluorofosfonati. Significativamente, questi gruppi reattivi sono nucleofili e formano addotti covalenti con le catene laterali degli amminoacidi nel sito attivo.

Figura 3: Reazione dell'inibitore irreversibile diisopropilfluorofosfato (DFP) con una serina proteasi

Ad esempio, i gas nervini, in particolare il DIFP, inibiscono irreversibilmente i sistemi biologici formando un complesso enzima-inibitore. Di solito, si verifica attraverso uno specifico gruppo OH di serina nei siti attivi di alcuni enzimi. Tipicamente, le peptidasi come la tripsina e la chimotripsina contengono gruppi serina nel sito attivo che possono essere inibiti dal DIFP. Di conseguenza, questo tipo di modificazioni covalenti del sito attivo dell'enzima può portare all'inattivazione permanente dell'enzima e l'azione enzimatica è difficile da recuperare con l'aggiunta di substrato in eccesso al terreno.

Somiglianze tra inibizione enzimatica reversibile e irreversibile

Differenza tra inibizione enzimatica reversibile e irreversibile

Definizione

L'inibizione enzimatica reversibile si riferisce al processo di legame degli inibitori all'enzima attraverso interazioni non covalenti in modo che, una volta rimossi, consentano il ripristino della funzione enzimatica. Nel frattempo, l'interazione enzimatica irreversibile si riferisce al processo di legame degli inibitori all'enzima attraverso interazioni covalenti in modo che la loro dissociazione richieda molto tempo, rimuovendo permanentemente l'azione dell'enzima.

Tipo di legame inibitore

Nell'inibizione enzimatica reversibile, gli inibitori si legano attraverso interazioni non covalenti come legami idrogeno, interazioni idrofobiche e legami ionici. Al contrario, nell'inibizione enzimatica irreversibile, gli inibitori si legano attraverso interazioni covalenti, che modificano i residui di amminoacidi mediante gruppi funzionali reattivi.

Dissociazione del complesso enzima-inibitore

Nell'inibizione enzimatica reversibile, il complesso enzima-inibitore si dissocia rapidamente, ma il complesso enzima-inibitore si dissocia molto lentamente nell'inibizione enzimatica irreversibile.

Ripristino dell'inibizione

L'inibizione enzimatica reversibile può essere ripristinata, ma l'inibizione enzimatica irreversibile richiede molto tempo per ripristinarsi.

tipi

Quattro tipi di inibizione enzimatica reversibile sono l'inibizione competitiva, non competitiva, non competitiva e mista, mentre l'inibizione enzimatica irreversibile avviene attraverso l'inattivazione covalente del sito attivo dell'enzima.

Esempi di inibitori

Alcuni degli esempi di inibitori enzimatici reversibili includono DHFR, farmaci antivirali come ritonavir, oseltamivir e tipranavir, ecc. Nel frattempo, alcuni degli esempi di inibitori enzimatici irreversibili includono DFP, DFMO, insetticidi come il malathion, erbicidi come il glifosato e disinfettanti come triclosan, ecc.

Conclusione

L'inibizione enzimatica reversibile è il processo di inibizione temporanea dell'azione di un enzima. Pertanto, con la rimozione dell'azione inibitoria, la funzione dell'enzima può essere ripristinata. Inoltre, gli inibitori reversibili si legano all'enzima attraverso interazioni non covalenti. Permette quindi la rapida dissociazione del complesso enzima-inibitore, ripristinando la funzione enzimatica. Al contrario, l'inibizione enzimatica irreversibile è il processo di inibizione permanente della funzione enzimatica. Pertanto, la dissociazione del complesso enzima-inibitore richiede molto tempo. Inoltre, molecole inibitrici si legano covalentemente ai residui del sito attivo dell'enzima, bloccando la formazione del complesso enzima-substrato. Per questi motivi, la principale differenza tra l'inibizione enzimatica reversibile e irreversibile è il meccanismo di legame degli inibitori all'enzima e i conseguenti effetti.

Riferimenti:

1. "18.8 Inibizione enzimatica". Le basi della chimica generale, organica e biologica, vol. 1.0. Disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Inibitore del metotrexato DHFR" di Thomas Shafee - Opera propria (CC BY 4.0) tramite Commons Wikimedia 2. "Tipi di inibizione en" di fullofstars - en: Image: Inhibition.png (PD) (Public Domain) tramite Commons Wikimedia 3 "Reazione DIF" di TimVickers - Opera propria (dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia