Transcript Inhibition réversible des enzymes

CHMI 2227F
Biochimie I
Enzymes:
-
Inhibition
CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.
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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!
VEGF-R
VEGF
Croissance et migration
des cellules
endothéliales
ZD6474
Endothelial cell
CHMI 2227 - E.R. Gauthier,
Ph.D. of Cancer (2005) 92(Suppl 1), S6 – S1
British Journal
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Int. J. Impot. Res. (2004) 16, S11–S14
Inhibition des enzymes
Exemple 2– Sildenafil:
Sildenafil:

Inhibiteur des cGMPphosphodiesterases;

Testés initialement en tant que
médicament contre l’hypertension;
Acetylcholine
Cellule endothéliale
Cellule musculaire lisse
du vaisseau sanguin
GMP
PDE
Nitric Oxide
Synthase (NOS)

Arginine
Relaxation
musculaire
Sildenafil
cGMP
NO
NO
Guanylate
cyclase
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Dilatation du
Vaisseau
sanguin
GTP
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Inhibition des enzymes
Exemple 3 – Acétaminophène (tylénol):
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Inhibition réversible des enzymes
1- 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:


P
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.
Inhibiteur de la trypsine
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Inhibition réversible des enzymes
1- 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 enzymes
2- 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 enzymes
2- Inhibition incompétitive

Vmaxapp= Vmax / (1 + [I]/Ki)

Kmapp= Km / (1 + [I]/Ki)
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Inhibition réversible des enzymes
3- 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 enzymes
3- 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

Tétrapeptide
Sucres
Interfère avec la synthèse de la
parois bactérienne:

Rend les bactéries beaucoup plus
sensibles aux stress environnants; Ponts
pentaGly
Pen

Parois bactérienne:


Peptidoglycane
La pénicilline empêche la
formation d’une liaison entre le
tétrapeptide et le pont pentaGly;
Structure de la parois
bactérienne
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Inhibition enzymatique irréversible
3. Inhibiteurs suicides - pénicilline
Glycopeptide
transpeptidase
Glycopeptide
transpeptidase
Pont
pentaGly
Pénicilline
Tétrapeptide
Glycopeptide
transpeptidase
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Inhibition enzymatique irréversible
3. Inhibiteurs suicides - pénicilline
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