Die Hauptunterschied zwischen reversibler und irreversibler Enzymhemmung ist, dass Die reversible Enzymhemmung inaktiviert Enzyme durch nichtkovalente Wechselwirkungen. Im Gegensatz dazu inaktiviert eine irreversible Enzymhemmung Enzyme durch kovalente Inaktivierung des aktiven Zentrums. Weiterhin ist die Hemmwirkung bei der reversiblen Enzymhemmung reversibel, jedoch ist die Hemmwirkung bei der irreversiblen Enzymhemmung irreversibel.

Kurz gesagt, die reversible und die irreversible Enzymhemmung sind die beiden Methoden der Enzymhemmungsmechanismen, die für die Verringerung der Enzymaktivität verantwortlich sind. Im Allgemeinen verringern Inhibitoren die Kompatibilität von Substrat und Enzym, was zur Hemmung der Bildung von Enzym-Substrat-Komplexen führt.

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Was ist eine reversible Enzymhemmung?

Die reversible Enzymhemmung ist eine Art der Enzymhemmung, bei der Inhibitormoleküle durch nicht-kovalente Wechselwirkungen an das Enzym binden. Hier umfassen diese Wechselwirkungen Wasserstoffbrückenbindungen, hydrophobe Wechselwirkungen und Ionenbindungen. Jedoch gehen reversible Inhibitormoleküle keine chemischen Reaktionen mit den Aminosäureresten des aktiven Zentrums des Enzyms ein. Daher können reversible Inhibitoren entweder durch Verdünnung oder Dialyse aus dem Enzym entfernt werden.

Abbildung 1: Kompetitive Hemmung – DHFR Methotrexat Inhibitor

Darüber hinaus sind die vier Arten von reversiblen Enzyminhibitoren kompetitive, nicht kompetitive, nicht kompetitive und gemischte Inhibitoren. Von diesen, kompetitive Inhibitoren sind die Verbindungen mit struktureller Ähnlichkeit mit dem Substrat eines bestimmten Enzyms. Daher konkurriert es mit dem Substrat um das aktive Zentrum des Enzyms, wodurch die enzymatische Wirkung verringert wird. Im Gegensatz, nicht kompetitive Inhibitoren an das Enzym oder den Enzym-Substrat-Komplex an einer anderen Stelle als der aktiven Stelle binden. Dies kann jedoch die 3D-Konformation des Enzyms verändern, was wiederum die Enzymfunktion reduziert.

Abbildung 2: Arten der reversiblen Enzymhemmung

Inzwischen, nicht wettbewerbsfähige Hemmstoffe an den Enzym-Substrat-Komplex binden, den Enzym-Substrat-Komplex effektiv eliminieren und somit die Produktbildung reduzieren. Auf der anderen Seite, gemischte Inhibitoren kann sowohl an Enzym als auch an Enzym-Substrat-Komplex binden und das Substrat aus dem sich bildenden Enzym-Substrat-Inhibitor-Komplex freisetzen. Im Gegensatz zu den gemischten Inhibitoren erlauben nicht-kompetitive Inhibitoren die Dissoziation des Substrats von dem sich bildenden Enzym-Substrat-Inhibitor-Komplex.

Was ist eine irreversible Enzymhemmung?

Die irreversible Enzymhemmung ist die zweite Art der Enzymhemmung mit dauerhafter Hemmwirkung. Das wesentliche wesentliche Merkmal der irreversiblen Enzyminhibitoren besteht auch darin, dass sie kovalent an die Aminosäurereste des aktiven Zentrums des Enzyms binden. Aus diesem Grund trägt dieser Inhibitortyp reaktive funktionelle Gruppen wie Stickstoffsenf, Aldehyde, Halogenalkane, Alkene, Michael-Akzeptoren, Phenylsulfonate oder Fluorphosphonate. Bezeichnenderweise sind diese reaktiven Gruppen nukleophil und bilden kovalente Addukte mit den Aminosäureseitenketten im aktiven Zentrum.

Abbildung 3: Reaktion des irreversiblen Inhibitors Diisopropylfluorophosphat (DFP) mit einer Serinprotease

Beispielsweise hemmen Nervengase, insbesondere DIFP, biologische Systeme irreversibel, indem sie einen Enzym-Inhibitor-Komplex bilden. Normalerweise geschieht es durch eine spezifische OH-Gruppe von Serin an den aktiven Zentren bestimmter Enzyme. Typischerweise enthalten Peptidasen wie Trypsin und Chymotrypsin Seringruppen am aktiven Zentrum, die durch DIFP gehemmt werden können. Folglich kann diese Art von kovalenten Modifikationen des aktiven Zentrums des Enzyms zur dauerhaften Inaktivierung des Enzyms führen, und die enzymatische Wirkung ist durch die Zugabe von überschüssigem Substrat zum Medium schwer wiederzugewinnen.

Ähnlichkeiten zwischen reversibler und irreversibler Enzymhemmung

Unterschied zwischen reversibler und irreversibler Enzymhemmung

Definition

Reversible Enzymhemmung bezieht sich auf den Prozess der Bindung von Inhibitoren an das Enzym durch nichtkovalente Wechselwirkungen, so dass sie nach ihrer Entfernung die Wiederherstellung der Enzymfunktion ermöglichen. Unter irreversibler Enzyminteraktion versteht man den Prozess der Bindung von Inhibitoren an das Enzym durch kovalente Wechselwirkungen, so dass ihre Dissoziation lange dauert und die Enzymwirkung dauerhaft aufgehoben wird.

Art der Inhibitorbindung

Bei der reversiblen Enzymhemmung binden Inhibitoren über nicht-kovalente Wechselwirkungen wie Wasserstoffbrückenbindungen, hydrophobe Wechselwirkungen und Ionenbindungen. Im Gegensatz dazu binden bei der irreversiblen Enzymhemmung Inhibitoren durch kovalente Wechselwirkungen, die Aminosäurereste durch reaktive funktionelle Gruppen modifizieren.

Dissoziation des Enzym-Inhibitor-Komplexes

Bei der reversiblen Enzymhemmung dissoziiert der Enzym-Inhibitor-Komplex schnell, während der Enzym-Inhibitor-Komplex bei der irreversiblen Enzymhemmung sehr langsam dissoziiert.

Wiederherstellung der Hemmung

Eine reversible Enzymhemmung kann wiederhergestellt werden, aber die Wiederherstellung einer irreversiblen Enzymhemmung dauert lange.

Typen

Vier Arten der reversiblen Enzymhemmung sind kompetitive, nichtkompetitive, nichtkompetitive und gemischte Hemmung, während die irreversible Enzymhemmung durch die kovalente Inaktivierung des aktiven Zentrums des Enzyms auftritt.

Beispiele für Inhibitoren

Einige der Beispiele für reversible Enzyminhibitoren umfassen DHFR, antivirale Medikamente wie Ritonavir, Oseltamivir und Tipranavir usw. Einige Beispiele für irreversible Enzyminhibitoren umfassen DFP, DFMO, Insektizide wie Malathion, Herbizide wie Glyphosat und Desinfektionsmittel wie Triclosan usw.

Abschluss

Die reversible Enzymhemmung ist der Prozess der vorübergehenden Hemmung der Wirkung eines Enzyms. Daher kann die Funktion des Enzyms durch Aufhebung der Hemmwirkung wiederhergestellt werden. Auch reversible Inhibitoren binden über nicht-kovalente Wechselwirkungen an das Enzym. Daher ermöglicht es die schnelle Dissoziation des Enzym-Inhibitor-Komplexes, wodurch die Enzymfunktion wiederhergestellt wird. Im Gegensatz dazu ist die irreversible Enzymhemmung der Prozess der dauerhaften Hemmung der Enzymfunktion. Daher dauert die Dissoziation des Enzym-Inhibitor-Komplexes lange. Darüber hinaus binden Inhibitormoleküle kovalent an die Reste des aktiven Zentrums des Enzyms und blockieren so die Bildung des Enzym-Substrat-Komplexes. Aus diesen Gründen besteht der Hauptunterschied zwischen reversibler und irreversibler Enzymhemmung im Bindungsmechanismus der Inhibitoren an das Enzym und den daraus resultierenden Wirkungen.

Verweise:

1. „18.8 Enzymhemmung.“ Die Grundlagen der allgemeinen, organischen und biologischen Chemie, vol. 1.0. Hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „DHFR-Methotrexat-Inhibitor“ Von Thomas Shafee – Eigene Arbeit (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia 2. „Typen der Hemmung de“ Von fullofstars – de:Image:Inhibition.png (PD) (Public Domain) über Commons Wikimedia 3 „DIF-Reaktion“ Von TimVickers – Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia