Ингибиторы ферментов, механизм действия

Одним из характерных проявлений жизни является удивительная способность живых организмов кинетически регулировать химические реакции, подавляя стремление к достижению термодинамического равновесия. Ферментативная кинетика занимается исследованием закономерностей влияния химической природы реагирующих веществ (ферментов, субстратов) и условий их взаимодействия (концентрация, pH среды, температуры, присутствие активаторов или ингибиторов) на скорость ферментативной реакции. Главной целью изучения кинетики ферментативных реакций является получение информации, которая может способствовать выяснению молекулярного механизма действия фермента. [c.134]

Известно, что скорость ферментативной реакции может быть сравнительно легко изменена при изменении условий реакции. Наиболее часто встречаются случаи, когда скорость реакции изменяется вследствие влияния некоторых веществ на структуру и реакционноспособность (каталитическую активность) ферментов. Вещества, уменьшающие активность ферментов, называются ингибиторами ферментов. Вообще говоря, активность ферментов, являющихся белками, может быть уменьшена при различных воздействиях, вызывающих необратимую денатурацию белков (нагревание, действие сильных кислот и оснований и т. п.). Однако такое неспецифическое ингибирование ферментов не представляет большого интереса для изучения механизма ферментативных реакций. Наоборот, изучение действия веществ, не вызывающих денатурации белка в обычном смысле слова, но способных лишать ферменты их каталитических свойств благодаря специфическому взаимодействию с определенными функциональными группами, имеет большое значение для изучения химического строения активных центров и механизма ферментативных реакций. [c.78]

Наибольшее значение имеют специфические ингибиторы, которые действуют на один фермент или на группу близких ферментов. Механизм действия этих ингибиторов заключается в том, что они соединяются, блокируют активные группы, или активные центры, молекул ферментов, связывающих субстрат. Некоторые ингибиторы соединяются с металлами — активаторами ферментов. При этом частично или полностью подавляется активность фер.мента. [c.48]

Другой весьма специфичный тип белок-белкового взаимодействия представлен ингибированием трипсина маленьким белковым ингибитором из поджелудочной железы быка. Последний белок состоит из 58 аминокислотных остатков, образующих весьма компактную структуру, содержащую три дисульфидных связи. Вследствие такой компактности белок не очень чувствителен к протеолитической атаке. Боковой радикал Lys-15, однако, полностью экспонирован и представляет собой участок взаимодействия с трипсином, а также его ингибирования. Обычный каталитический механизм действия сериновых протеиназ , представителем которых является трипсин, предполагает образование нековалентного комплекса, за которым следует ацилирование Ser-195 фермента карбонильной группой лизина или аргинина и высвобождение первого продукта реакции. Завершает процесс деацилирование ацилфермента. [c.563]

Представление об активном центре химотрипсина как структуре, состоящей из пространственно и функционально разделенных участков (сорбционного и каталитического), в литературе сложилось раньше [102], чем появились рентгеновские данные о структуре кристаллического фермента. В этом сыграли важную роль исследования механизма действия ряда ингибиторов [16]. Использованные подходы могут оказаться весьма полезными при изучении структуры и функций активного центра Других ферментов. [c.147]

С этой точки зрения ионы Н" и ОН можно рассматривать как конкурентные ингибиторы ферментов. Однако, по-видимо-, му, это не единственный механизм действия ионов Н и ОН" на активность ферментов. [c.104]

Один из наиболее интересных выводов, к которым приводит модель ключа и замка , объясняющая механизм ферментативного действия, заключается в том, что определенные молекулы способны ингибировать фермент. Допустим, что некоторая молекула способна притереться к активному центру фермента, но по какой-либо причине не обладает реакционной способностью. Если такие молекулы присутствуют в растворе наряду с субстратом, они конкурируют с ним за связывание с активными центрами. Это препятствует образованию необходимых фермент-субстратных комплексов и понижает скорость образования продукта. Металлы с высокой токсичностью, например свинец и ртуть, по-видимому, действуют как ингибиторы ферментов. Ионы тяжелых металлов особенно прочно связываются с серусодержащими группами белковых боковых цепей. В результате образования прочных комплексов с этими центрами белков они препятствуют нормальным реакциям ферментов. [c.454]

Выше мы рассмотрели результаты применения методов ферментной кинетики, а также некоторых других методов к анализу реакций, катализируемых холинэстеразами, и реакций этих ферментов с ингибиторами. Представляется полезным суммировать изложенные выше выводы и обсудить наиболее вероятный механизм каталитического действия данных ферментов, хотя многие вопросы механизма действия холинэстераз сейчас еще окончательно не решены. [c.237]

Ингибиторы ферментов широко используются в экспериментальных исследованиях в области биохимии, физиологии, цитологии, генетики для изучения механизма каталитического действия ферментов, установления природы функциональных групп белков, для выяснения роли различных ферментативных процессов в обмене веществ. [c.212]

Следует отметить, что основное внимание при изучении действия применяемых ингибиторов до последнего времени обращалось главным образом на их непосредственное влияние на активность ферментов и, соответственно, на клинический эффект, и мало учитывались другие возможные механизмы действия ингибиторов. А, между тем, они представляются важными для выработки лечебной тактики и понимания эффективности применения ингибиторов. [c.236]

В окружении различных веществ в клетке ферменты взаимодействуют не только с субстратами. При этом скорость превращения субстратов может увеличиваться (активация фермента) или снижаться (торможение, ингибирование ( рмента). Изучение влияния на активность ферментов различных веществ имеет большое практическое значение, а также очень важно для понимания механизма действия ферментов. Например, действие ряда лекарств обусловлено тем, что они являются ингибиторами ферментов. [c.77]

Описано несколько примеров появления у патогенных грибов растений резистентности к фунгицидам. Однако при современных темпах расширения применения системных фунгицидов, которые в ряде случаев не являются общими ингибиторами ферментов, а обладают специфическим механизмом действия, приобретенная резистентность грибов к фунгицидам может со временем стать серьезной проблемой. Мы пока еще очень мало знаем о факторах, влияющих на передвижение фунгицидов внутри растений, и о механизме избирательной фунгицидной активности. Важное значение имеет также дальнейшее накопление знаний о физиологии и биохимии патогенных грибов и о специфике взаимоотношений между растением-хозяином и паразитом. Большинство применяемых сегодня фунгицидов было открыто случайно или в результате широкого скрининга однако наступит время, когда станет возможно конструировать молекулы фунгицидов на более научной основе. [c.495]

Закономерностям угнетения ферментативной активности посвящены два следующих параграфа. В 2.7 анализируются процессы ингибирования ферментативных реакций. Приводится классификация ингибиторов по механизму действия. Инактивация ферментов — процесс, дающий богатую информацию о каталитических свойствах белков. Рассмотрены закономерности влияния ингибиторов на многосубстратные реакции. 2.8 посвящен процессам инактивации ферментов. Рассмотрены кинетические закономерности инактивации. Анализируются как и классические закономерности инактивации ферментов, так особенности инактивации олигомерных ферментов инактивация ферментов, индуцированная взаимодействием с субстратом. [c.333]

Подробное исследование механизма действия этих ингибиторов позволило предположить, что их биологическая активность связана прежде всего с наличием остатка р-гидроксилакгона, очевидно из-за структурного сходства этого фрагмента с естественным субстратом фермента 279. Это предположение было положено в основу дизайна ряда более достушшх синтетических аналогов природных ингибиторов. Некоторые из них, например 282, показали очень [c.511]

Физический смысл этой зависимости логично вытекает из постулированного механизма действия необратимого ингибитора и теории Михаэлиса. В отсутствие субстрата весь фермент свободен для реакции с ингибитором при низких концентрациях субстрата концентрация комплекса Михаэлиса линейно возрастает с ростом концентрации субстрата и, следовательно, линейно падает концентрация свободного фермента, способного к реакции с ингибитором. При избытке концентрации субстрата практически весь фермент находится в виде комплекса Михаэлиса и концентрация свободного фермента приближается к нулю, а тем самым скорость реакции с ингибитором также должна приближаться к нулю. Нужно, однако, сказать, что последний вывод не вполне верен. Фактически при любой концентрации субстрата имеется некоторая стационарная концентрация свободного фермента, величина которой определяется, согласно уравнению (У.З) (стр. 39), соотношением константы [c.119]

На практике многие хорошо известные лекарственные препараты обладают свойством ингибировать тот или иной фермент, но только некоторые из них предназначены именно для этой цели. Познание структуры и механизма действия ферментов заметно продвинулось вперед за последние два десятилетия. В связи с этим поиск специфических ингибиторов ферментов с целью их использования в фармакологии стал еще более заманчивым. Чтобы такие поиски увенчались успехом, необходимо получить по возможности больше сведений о специфичности фермента, а также о второстепенных центрах связывания вблизи его активного центра, если таковые существуют. Интенсивные исследования в этом направлении привели к разработке новой интересной группы необратимых ингибиторов ферментов активируемых ферментом необратимых ингибиторов, или, как их иначе называют, самоуничтожающихся инактиваторов ферментов [313, 318, 319]. Смысл выражения са-моуничтожающийся инактиватор не совсем определен, но тем не менее это выражение используется. [c.452]

П. ф. играют важную роль во мн. процессах, происходящих в организме, напр, при оплодотворении, биосинтезе белка, свертывании крови и фибринолизе, иммунном ответе (активации системы комплемента), гормональной регуляции. Во ми. этих случаях фермент расщепляет я субстрате лишь одну или неск. связей (ограниченный протеолиз). Активность П. ф. регулируется на посттрансляц. стадии путем активации их неактивных предшественников (зи-могенов), а также действием прир. ингибиторов ферментов (а -макроглобулина, ai-антитрилсина, секреторного панкреатич. ингибитора и др.). Нарушения механизмов регуляции активности П. ф.-причина мн. тяжелых заболеваний (мышечной дистрофии, аутоиммунных заболеваний, эмфиземы легких, панкреатитов и др.). [c.113]

Большинство приведенных примеров показывает, что в основе механизма действия самоуничтожающихся ингибиторов ферментов лежит отщепление протона. По этой причине пиридоксальзависи-мые ферменты являются наиболее вероятными объектами такого ингибирования. Б будущем можно ожидать появления еще большего числа ингибиторов пиридоксальзависимых ферментов, механизм действия которых основан на инактивации функциональной группы, обусловленной карбанионной природой промежуточных соединений [315]. Весьма вероятно, что именно создание более селективных ингибиторов активного центра продвинет вперед разработку самоуничтожающихся ферментативных ингибиторов, или инактиваторов. По сравнению с рассмотренными ранее специфичными к активному центру необратимыми ингибиторами преимущество самоуничтожающихся ингибиторов состоит в том, что, будучи относительно нереакционноспособными, они становятся активными после взаимодействия с остатками в активном центре фермента. Активная форма зависит от каталитических особенностей конкретного активного центра. Таким образом, ингибирование катализируется самим ферментом. Однако оба типа ингибирования позволяют вводить метку и идентифицировать группы активного центра и функциональные группы ферментов. [c.458]

Эффективность ферментативного катализа просто завораживает, особенно если удается получить кристаллографические данные о структуре и имеются достаточно полные физико-химические сведения о ферментативном механизме действия. В этом отношении наиболее изучен фермент группы сериновых протеаз— а-химотрипснн. Термин сериновая протеаза своим происхождением обязан тому, что ферменты этого класса содержат в активном центре гидроксильную группу серина, которая проявляет необычную реакционную способность к необратимому ингибитору — динзопропилфторфосфату (ДФФ). [c.219]

Ранее были предложены и Другие механизмы действия (см. [6—9, 38, 39]). Здесь рассматривается механизм, структурные предпосылки которого согласуются с рентгеноструктурными данными для кристаллических комплексов фермент —] субстратоподобный ингибитор. [c.130]

Большая часть проблем ферментативной кинетики сводится к анализу предполагаемых схем ферментативных реакций, выводу уравнений скорости, соответствующих этим схемам, и сопоставлению полученных зависимостей с данными эксперимента. Когда мы рассматривали простые кинетические схемы ферментативных реакций (двух- и трехютадийные механизмы действия ферментов, двухстадийные ферментативные реакции в присутствии простей-щих эффекторов — ингибиторов и активаторов и т. п.), т. е. когда мы имели систему из двух-трех алгебраических уравнений, ее можно было легко решить обычным путем, не прибегая к существенным упрощениям. [c.284]

Механизм действия антибиотиков пока еще точно не установлен. Предполагают, что антибиотики являются ингибиторами, т. е. веществами, препятствующими фер ментам различных бактерий выполнять их работу. Антибиотики не действуют при вирусных заболеваниях (таких, как грипп, корь, ветряная оспа и др.). Это объясняется тем, что вирусы в отличие от бактерий не имеют собственных ферментов, а используют для своих целен ферменты клеток органнзма-хозяина, в которых они живут, нарушая тем самым их нормальную жизнедеятельность. [c.471]

Эти положения иллюстрируются рис. 6.18. Рис. 6.18, в и г показывают, почему молекулы, сходные с субстратом, но отличные от него по размерам, нереакционноспособны. Согласно модели Кошланда специфичность и каталитическая эффективность фермента связаны друг с другом, но их механизмы различны, и реакция осуществляется только при надлежащем взаимном расположении сорбирующих и каталитического центров относительно молекулы субстрата. Кошланд иллюстрирует это примером Р-амилазы [71]. Этот фермент действует на конечные группы амилозы, но не на другие глюкозидные связи полисахарида. Циклоамилозы являются конкурентными ингибиторами фермента. Сказанное поясняется схемой на рис. 6.19. Реакция происходит лишь при определенном пространственном расположе- [c.388]

Интенсивно изучался фермент дигидрофолатредуктаза, катализирующий восстановление дигидрофолиевой кислоты по схеме (40). Известны два типа ингибиторов этого фермента. Первый тип представлен изостерическим аналогом метатрексатом (58). Подобные соединения являются мощными ингибиторами фермента К < < 10- моль-л- ) и широко используются в химиотерапии рака. Их действие на ферменты из различных источников различаются мало эти соединения не используются в качестве антибактериальных агентов, поскольку, так же как и в случае фолиевой кислоты, у бактерий отсутствует механизм активного транспорта, позволяю- [c.606]

Регуляция Р. осуществляется по аллостерич. механизму. Нуклеозидтрифосфаты и дезоксилуклеозидтрифосфаты мр-гут, в зависимости от условий, служить как активаторами, так и ингибиторами ферментов из E. oli и клеток животных. Известен также ряд специфич. ингибиторов ферментов (в т. ч. необратимого действия), гл. обр. производных гидрок-симочевины и нек-рых аналогов нуклеотидов. [c.264]

Хотя точный механизм действия этого соединения неясен, есть основание считать, что оно является ингибитором лизи-локсидазы—фермента, необходимого для образования поперечных связей в коллагене или в эластине. Аналогичного рода заболевание, передающееся по наследству, было обнаружено у мышей. Предполагается, что оно обусловлено или недостаточной активностью лизилоксидазы, или дефектом в метаболизме меди . В работе было высказано предположение, согласно которому одна из форм синдрома Элерса— Данлоса у людей вызвана недостаточной активностью лизилоксидазы . [c.501]

Для двух оставшихся классов протеолитических ферментов характерны совершенно другие механизмы действия. Пепсин [73] является основным компонентом группы протеолитических ферментов, активных в желудке при низких значениях pH. Хотя пепсин был вторым по времени ферментом, полученным в кристаллическом состоянии (1926 г.), детали его трехмерной структуры стали известны только в последнее время. Свиной пепсин содержит одну полипептидную цепь из 327 аминокислотных остатков известной последовательности. Для нее характерно наличие большого количества (29) аминокислотных остатков, содержащ,их карбоксильную группу, и, как полагают, две или три из них принимают участие в катализе. Так, фермент инактивируется диаз.о-метаном при pH 5,5, хотя для этого и требуется избыток реагента, а для полной инактивации необходима этерификация пяти карбоксильных групп. Более специфичными ингибиторами являются диазокетоны — аналоги субстрата. Toзил-L-фeнилaлaнилди-азометан (45), например, быстро ингибирует фермент в соотношении 1 1 [74] (схема (38) . [c.500]

Механизм действия сульфгидрильных протеаз — папаина, фпцина и бромелаина — принципиально аналогичен изображенному на рис. 6.3. В роли акцептора ацильной группы здесь выступает сульфгидрильная группа входящего в состав активного центра остатка цистеина. Об этом свидетельствуют данные, полученные при изучении действия химических ингибиторов и рН-зависимости каталитической реакции (группа с р/Са 8,4 появляется на стадии ацилирования, а не на стадии деацилирования), а также тот факт, что методами спектроскопии в ацил-ферменте была обнаружена сложная тиоэфирная связь. При замене воды на оксид дейтерия катализируемые папаином реакции проявляют значительный кинетический изотопный эффект следовательно, лимитирующей стадией является перенос протона. О химической природе группы, выступающей в роли общего основного катализатора, мы уже говорили выше. Поскольку сложные тиоэфиры легче взаимодействуют с аминами, чем с кислородными сложными эфирами, папаин является лучшим катализатором реакции транспептидации по сравнению с химотрип-сином. [c.146]

Ферменты являются белками, поэтому любые агенты, вызывающие денатурацию белка (кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, нагревание), приводят к необратимой инактивации фермента. Однако подобное инак-тивирование относительно неспецифично, оно не связано с механизмом действия ферментов. Гораздо большую группу составляют так называемые специфические ингибиторы, которые оказывают свое действие на какой-либо один фермент или группу родственных ферментов, вызывая обратимое или необратимое ингибирование. Исследование этих ингибиторов имеет важное значение. Во-первых, ингибиторы могут дать ценную информацию о химической природе активного центра фермента, а также о составе его функциональных групп и природе химических связей, обеспечивающих образование фермент-субстратного комплекса. Известны вещества, включая лекарственные препараты, специфически связывающие ту или иную функциональную группу в молекуле фермента, выключая ее из химической реакции. Так, йодацетат I H,—СООН, его амид и этиловый эфир, пара-хлормеркурибензоат lHg—С Н,—СООН и другие реагенты сравнительно легко вступают в химическую связь с некоторыми SH-группами ферментов. Если такие группы имеют существенное значение для акта катализа, то добавление подобных ингибиторов приводит к полной потере активности фермента [c.147]

Современная, так называемая рациональная, химиотерапия (направленное применение лекарственных препаратов в медицине) должна основываться на точном знании механизма действия лекарственных средств на биосинтез ферментов, на активность уже синтезированных ферментов или на регуляцию их активности в организме. Иногда для лечения некоторых болезней используют избирательно действующие ингибиторы. Так, ингибитор ряда протеиназ (трипсина, химотрипсина и калликреина) трасилол широко применяется для лечения острого панкреатита—болезни, при которой уровень трипсина и химотрипсина в крови резко возрастает. Знание избирательного ингибиторного действия некоторых природных и синтетических соединений (так называемых антиметаболитов) на ферменты может служить методологической основой для разработки эффективных методов синтеза химиотерапевтических препаратов. Этот путь открывает широкие возможности для направленного воздействия на синтез ферментов в организме и регуляции интенсивности метаболизма при патологии. [c.148]

После того как бьша обнаружена способность 5-фторурацила тормозить развитие рака, появилось большое число работ по синтезу и исследованию физиологического воздействия не только самого препарата, но и различных фтор-производных 5-фторурацила. Оказалось, что введение группы СР3 в положение 5 приводит к усилению биологических свойств. Такое соединение действует как антибиотик против герпеса и аденовирусов, применяется для лечения глазных болезней. Наибольшее отличие от 5-фторурацила в данном случае заключается в том, что активным является только соединение с присоединенным сахаром. Механизм его лечебного воздействия заключается в ингибировании ти-мидилатсинтетазы в результате необратимого присоединения к ней. Обычно стабильные соединения с группой СРз, в данном случае атомы фтора этой группы, проявляют биологическую активность. По этой причине такие соединения являются так называемыми ингибиторами "фермента-самоубийцы" [16]. [c.298]

Регуляция темновой стадии фотосинтеза. Регуляторным ферментом превращения Oj в углеводы является первый фермент цикла Кальвина — ри-булозо-1,5-дифосфаткарбоксилаза. При регуляции по аллостерическому механизму ингибитором фермента является один из центральных метаболитов цикла Кальвина — фруктозо-1,6-дифосфат, а активатором — фруктозо-6-фос-фат. В свою очередь, оба эффекта связаны с активацией цикла Кальвина при действии квантов света по схеме [c.218]

Ингибиторы ферментов. Действие многих ферментоа может быть заторможено определенными химическими соединениями — ингибиторами. С помощью ингибиторов получают ценную информацию о специфичности ферментоа, природе функциональных групп их активных центров и о механизме действия. [c.181]

ЭФФЕКТОРЫ ФЕРМЕНТОВ, взмевягот скорость ферментативной р-ции. Различают ингибиторы (снижают скорость) и активаторы (повышают скорость). Конкурентные ингибиторы уменьшают константу Михаэлиса (см. Ферментативных реакций кинетика), неконкурентные — макс. скорость р-ции. Ингибиторы смет, типа действуют по обоим механизмам одновременно. Активаторы влияют, как правило, на макс. скорость р-ции. Для ферментов, состоящих из неск. субъединиц, Э. ф. часто влияют на сродство фермента к субстрату (аллостерич. Э. ф.). Прн этом связывание Э. ф. на одной субъединице может повышать или понижать сродство к субстрату др. субъединицы. Это проявляется в изменении характера зависимости скорости р-ции (или ф-ции насыщения фермента субстратом) от концентрации субстрата (появление З-образной или др. типов негипербо-лич. зависимости). Э. ф. могут быть аналоги субстратов (налр., производные.О-аминокислот — ингибиторы протеолитич. ферментов), ионы металлов, мн. анионы (Р , СЫ и др.). Формально Э. ф. является Н+, т. к. изменение pH таеды влияет на скорость ферментативной р-ции. Эхинопсин (М-метил-4-хинолон), хиноли-новый алкалоид, содержащийся в семенах О [c.724]

Научные работы посвящены изучению механизмов действия ферментов и других физиологически активных веществ, а также инсектицидов. Установил (1950-е) механизм взаимодействия фосфорорганических инсектицидов с ферментом холннэстеразой, что позволило планировать (с 1967) синтез новых инсектицидов и лекарственных веществ с антихолинэстеразным действием. Развил исследования по кинетическому анализу ферментативных реакций в присутствии необратимо действующих ингибиторов. Изучил электронный механизм ферментативной фиксации азота, выделил участвующие в этом процессе белки, содержащие железо негеминовой природы и молибден (1963—1966). Изучал (с 1967) кинетику и механизм действия ко-ферментов. [23] [c.603]

Гидрофобные свойства первых использованных пространственных групп послужили причиной возникновения нового типа хроматографии, а именно гидрофобной хроматографии, которая далее развивалась как самостоятельный. метод. В этом методе важную роль играет гидрофобная пространственная группа. Однако если в аффинной хроматографии делаются попытки использовать преимущественно специфические взаимодействия участков связывания, например фермента и ингибитора, то предпочтение отдается пространственным группам гидрофильного характера. Поскольку роль аффинной хроматографии в исследованиях специфических взаимодействий и механизма действия биологически активных веществ возрастает, в настоящее вре.мя обязательным является соответствие взаимодействия изучаемого вещества с им мобилизо- [c.228]

По-видимому, исторически сложилось так, что применение величины /во для характеристики необратимых ингибиторов было некритически заимствовано из опыта исследования обратимых ингибиторов. Возможно, что при этом важную роль играла недостаточная изученность механизма действия необратимых ингибиторов и стремление провести аналогию с действием обратимых ингибиторов. Позднее накопился большой экспериментальный материал по характеристике необратимых ингибиторов с использованием /во в качестве меры их антиферментной активности. Любопытно, что в некоторых случаях эта мера позволяла проводить сопоставление между химическим строением и антиферментным действием в рядах родственных по строению ингибиторов. По-видимому, это объясняется тем, что в подобных случаях время взаимодействия ингибитора с ферментом в среднем у разных авторов не слишком различалось и реакция не доходила до конца. Однако при более тщательном исследовании возникли, как и следовало ожидать, явные противоречия, объясняющиеся неадэкватностью параметра /во для необратимых ингибиторов. [c.114]

Отличие механизма действия диметилкарбамилфторида от действия фосфорсодержащих ингибиторов состоит в том, что образующееся диметилкарбамильное производное фермента с измеримой скоростью гидролизуется, в то время как фосфорильные производные в водной среде практически не гидролизуются. Вследствие этого активность ацетилхолинэстеразы, ингибированной диметилкарбамилфторидом, постепенно восстанавливается, и, следовательно, такой ингибитор может рассматриваться как своеобразный субстрат. [c.172]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология