CHMI 2227F Biochimie I Enzymes: Inhibition

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

2 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

3 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 E.R. Gauthier, Ph.D. British Journal of Cancer (2005) 92(Suppl 1), S6 – S1

4 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

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

6 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

7 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

8 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

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

10 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

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

12 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

13 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

14 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

15 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

16 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 E.R. Gauthier, Ph.D.

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

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