Αλλοστερική αναστολή (μη ανταγωνιστική αναστολή)

Στο αλλοστερική αναστολή ή μη ανταγωνιστική αναστολή Οι αναστολείς συνδέονται με το αλλοστερικό κέντρο ενός ενζύμου και με αυτόν τον τρόπο μειώνουν τη δραστηριότητά του. Η δέσμευση οδηγεί σε αλλαγή διαμόρφωσης η οποία εμποδίζει εν μέρει ή πλήρως τη λειτουργία του ενζύμου. Η αλλοστερική αναστολή θεωρείται θεραπεία για τον καρκίνο.

Τι είναι η αλλοστερική αναστολή;

Στην ιατρική, η αναστολή είναι επιβράδυνση, καθυστέρηση ή αποκλεισμός βιολογικών διεργασιών. Η δράση μπορεί να σταματήσει λόγω της αναστολής. Στη βιοχημεία, μια αναστολή συνήθως αντιστοιχεί σε αναστολή ενζύμου. Αυτός ο τύπος αναστολής μπορεί να είναι είτε ανταγωνιστικός είτε μη ανταγωνιστικός. Η μη ανταγωνιστική αναστολή ονομάζεται επίσης αλλοστερική αναστολή.

Με αυτόν τον τύπο αναστολής, ο στόχος είναι να δεσμευτούν οι αναστολείς έξω από τα ενεργά κέντρα των διεργασιών που θα ανασταλούν. Οι αναστολείς που χρησιμοποιούνται και οι δεσμοί τους έχουν αρνητικό αντίκτυπο στη λειτουργία ενός ενζύμου που εμπλέκεται στη διαδικασία. Οι αναστολείς που χρησιμοποιούνται αναφέρονται επίσης ως αλλοστερικοί τελεστές και, σε αντίθεση με την ανταγωνιστική αναστολή των ενζύμων, δεν συσσωρεύονται στο ενεργό κέντρο διεργασίας, αλλά σε άλλες θέσεις του αντίστοιχου ενζύμου. Βρίσκονται στο αλλοστερικό κέντρο του ενζύμου και με αυτόν τον τρόπο αλλάζουν τη διαμόρφωσή του. Αυτή η αλλαγή στη διαμόρφωση καθιστά αδύνατο για το ένζυμο να συνδέσει ένα υπόστρωμα με τη δραστική θέση ή τουλάχιστον το καθιστά δύσκολο.

Λειτουργία & εργασία

Τα ένζυμα είναι βασικά συστατικά κάθε οργανισμού. Οι ουσίες του ίδιου του σώματος εμπλέκονται σε όλες τις μεταβολικές διεργασίες και καταλύουν τις περισσότερες από τις βιοχημικές αντιδράσεις. Τα κύτταρα του σώματος χρειάζονται ορισμένους μηχανισμούς για τη ρύθμιση των ενζυματικών διεργασιών προκειμένου να επηρεάσουν τη συγκεκριμένη δραστηριότητα των ενζύμων.

Τα ένζυμα ενεργοποιούνται συχνά μέσω τροποποιήσεων και η δραστηριότητά τους ρυθμίζεται. Η δέσμευση σε ορισμένες ουσίες μπορεί επίσης να παίξει ρόλο στη ρύθμιση των ενζυματικών δραστηριοτήτων. Οι συνδετικές ουσίες καλούνται επίσης τελεστές, οι οποίοι, ανάλογα με την επίδρασή τους στο ένζυμο, καλούνται είτε ενεργοποιητές είτε αναστολείς. Οι ενεργοποιητές αυξάνουν την ενζυματική δραστηριότητα και προάγουν τη σχετική αντίδραση. Οι αναστολείς μειώνουν τις ενζυματικές δραστηριότητες και αναστέλλουν τις αντίστοιχες αντιδράσεις.

Οι αναστολείς στο ενεργό κέντρο του ενζύμου προκαλούν αυτό που είναι γνωστό ως ανταγωνιστική αναστολή και καταλαμβάνουν τις θέσεις σύνδεσης του δραστικού κέντρου. Στην περίπτωση μη ανταγωνιστικής αναστολής, ο αναστολέας συνδέεται με το αλλοστερικό κέντρο ενός συγκεκριμένου ενζύμου και συνεπώς επιφέρει μια δομική αλλαγή στο ενεργό κέντρο. Ως αποτέλεσμα αυτών των διεργασιών, το ένζυμο χάνει εν μέρει ή πλήρως τη λειτουργία του. Η αναστολή ανατροφοδότησης ή η αναστολή τελικού προϊόντος είναι μια ειδική μορφή αυτού του τύπου αναστολής. Ένα προϊόν συνθετικών αλυσίδων αλλοστερικά αναστέλλει ένα ένζυμο που εμπλέκεται στη σύνθεση.

Όλοι οι τύποι αλλοστερικής αναστολής μπορούν να αντιστραφούν. Αυτή η διαδικασία αντιστοιχεί στην αφαίρεση των αλλοστερικών τελεστών. Οποιαδήποτε μη ανταγωνιστική αναστολή βασίζεται στη σύνδεση του αναστολέα Ι στο αλλοστερικό κέντρο του ενζύμου Ε. Αυτή η δέσμευση δεν επηρεάζει τη δέσμευση του υποστρώματος. Ο αναστολέας μπορεί όχι μόνο να προσδεθεί στο ελεύθερο ένζυμο αλλά και στο σύμπλοκο ενζύμου-υποστρώματος, καθώς δεν χρειάζεται να δεσμευτεί στο τμήμα σύνδεσης ενός ενζύμου. Το αντίστοιχο υπόστρωμα αντιδρά επίσης ανάλογα με ένα σύμπλοκο αναστολέα ενζύμου. Ωστόσο, ένα σχηματισμένο σύμπλοκο ενζύμου-αναστολέα-υποστρώματος δεν διαχωρίζει το προκύπτον προϊόν. Σε μεμονωμένες περιπτώσεις μη ανταγωνιστικής αναστολής, η συγκεκριμένη συμπεριφορά των αναστολέων μπορεί να αποκλίνει περισσότερο ή λιγότερο από την κανονική περίπτωση.

Ασθένειες και παθήσεις

Η αναστολή των ενζυματικών διεργασιών είναι ένας ζωτικός τύπος ρύθμισης στο ανθρώπινο σώμα. Μπορούν να διαταραχθούν, για παράδειγμα, από γενετικά ελαττώματα, ειδικά από μεταλλάξεις. Τέτοιες μεταλλάξεις μπορούν να επηρεάσουν διάφορα δομικά στοιχεία του ανθρώπινου σώματος που παίζουν ρόλο στην αναστολή των ενζύμων. Οι συνέπειες της έλλειψης αναστολής μπορεί να ποικίλουν.

Τα αυξημένα επίπεδα ουρικού οξέος, για παράδειγμα, μπορεί να σχετίζονται με διαταραχές ενζυματικής αναστολής. Εάν η συγκέντρωση του ουρικού οξέος στο αίμα αυξηθεί και δεν εκκρίνεται αρκετά στα ούρα, τα άλατα εναποτίθενται στις αρθρώσεις και μπορούν έτσι να προωθήσουν το σχηματισμό ουροποιητικών οζιδίων. Οι κρύσταλλοι ουρικού οξέος προκαλούν φλεγμονώδεις αντιδράσεις στο εσωτερικό δέρμα των αρθρώσεων, καθώς σχετίζονται με οξεία προσβολή της ουρικής αρθρίτιδας. Το αυξημένο ουρικό οξύ μπορεί να οφείλεται σε ένα ελάττωμα στην αλλοστερική αναστολή, το οποίο ευνοεί την αυξημένη βιοσύνθεση των λεγόμενων νουκλεοτιδίων πουρίνης.

Οι αλλοστερικές αναστολές όχι μόνο αποτελούν τη βάση διαφόρων ασθενειών, αλλά τώρα χρησιμοποιούνται επίσης από την ιατρική για θεραπευτικούς σκοπούς. Η αλλοστερική αναστολή του BCR-ABL είναι, για παράδειγμα, μια τρέχουσα θεραπευτική αρχή για θετική στο χρωμόσωμα λευχαιμία. Η σύγχρονη ιατρική χρησιμοποιεί επίσης την αρχή της αλλοστερικής αναστολής σε άλλους τομείς της θεραπείας με καρκίνο. Οι επιστήμονες αναζητούν όλο και περισσότερο αναστολείς στο πλαίσιο της έρευνας για τον καρκίνο. Σε αυτό το πλαίσιο, οι ερευνητικές ομάδες των ΗΠΑ ανακάλυψαν τις πρωτεΐνες Ral, για παράδειγμα, οι οποίες φαίνεται να παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την έρευνα για τον καρκίνο. Ωστόσο, δεν υπάρχει ακόμη λόγος για ένα χρησιμοποιήσιμο φάρμακο. Ωστόσο, η αλλοστερική, μη ανταγωνιστική αναστολή είναι ένας τομέας που θα βοηθήσει στη διαμόρφωση του μέλλοντος της θεραπείας με καρκίνο.