CHMI 2227F Biochimie I Enzymes: Inhibition CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

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; CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

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! Endothelial cell VEGF VEGF-R Croissance et migration des cellules endothéliales ZD6474 CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D. British Journal of Cancer (2005) 92(Suppl 1), S6 – S1

Inhibition des enzymes Exemple 2– Sildenafil: Int. J. Impot. Res. (2004) 16, S11–S14 Sildenafil: Inhibiteur des cGMP-phosphodiesterases; Testés initialement en tant que médicament contre l’hypertension; Cellule endothéliale Cellule musculaire lisse du vaisseau sanguin Acetylcholine Nitric Oxide Synthase (NOS) NO Arginine Guanylate cyclase GTP cGMP GMP Relaxation musculaire Dilatation du Vaisseau sanguin PDE Sildenafil CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Inhibition des enzymes Exemple 3 – Acétaminophène (tylénol): CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

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: 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 Inhibiteur de la trypsine CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

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. CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

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. CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Inhibition réversible des enzymes 2- Inhibition incompétitive Vmaxapp= Vmax / (1 + [I]/Ki) Kmapp= Km / (1 + [I]/Ki) CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

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). CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Inhibition réversible des enzymes 3- Inhibition non-compétitive Vmaxapp= Vmax / (1 + [I]/Ki) CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

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 CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Inhibition enzymatique irréversible 1 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) CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

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; CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

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; CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Inhibition enzymatique irréversible 3 Inhibition enzymatique irréversible 3. Inhibiteurs suicides - pénicilline Structure de la parois bactérienne Sucres Tétrapeptide Ponts pentaGly Pen 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; CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Inhibition enzymatique irréversible 3 Inhibition enzymatique irréversible 3. Inhibiteurs suicides - pénicilline Tétrapeptide Pont pentaGly Glycopeptide transpeptidase Pénicilline CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

Inhibition enzymatique irréversible 3 Inhibition enzymatique irréversible 3. Inhibiteurs suicides - pénicilline CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.