Allosterisk hämning (icke-konkurrerande hämning)

I allosterisk hämning eller icke-konkurrenskraftig hämning Hämmare binder till ett enzyms allosteriska centrum och på detta sätt minskar dess aktivitet. Bindningen resulterar i en förändring i konformation som delvis eller fullständigt blockerar enzymets funktion. Allosterisk hämning betraktas som en terapi för cancer.

Vad är allosterisk hämning?

Inom medicin är hämning en avmattning, försening eller blockering av biologiska processer. Åtgärden kan stanna på grund av hämningen. I biokemi motsvarar en hämning vanligtvis en enzymhämning. Denna typ av hämning kan vara antingen konkurrenskraftig eller icke-konkurrenskraftig. Den icke-konkurrenskraftiga hämningen är också känd som allosterisk hämning.

Med denna typ av hämning är syftet att binda hämmare utanför de aktiva centrumen för de processer som ska inhiberas. De använda hämmarna och deras bindningar har en negativ inverkan på funktionen hos ett enzym som är involverat i processen. De använda hämmare benämns också allosteriska effektorer och, till skillnad från den konkurrerande hämningen av enzymer, ackumuleras inte i det aktiva processcentret utan på andra platser i respektive enzym. De är belägna i enzymets allosteriska centrum och på detta sätt förändrar det sin konformation. Denna förändring i konformation gör det omöjligt eller åtminstone svårt för enzymet att binda ett substrat till det aktiva stället.

Funktion & uppgift

Enzymer är viktiga komponenter i varje organisme. Kroppens egna ämnen är involverade i alla metaboliska processer och katalyserar de flesta av de biokemiska reaktionerna. Kroppens celler behöver vissa mekanismer för att reglera enzymatiska processer för att påverka enzymens specifika aktivitet.

Enzymer aktiveras ofta via modifieringar och deras aktivitet regleras. Bindningen till vissa ämnen kan också spela en roll i regleringen av enzymaktiviteter. Bindande ämnen kallas också effektorer, som beroende på deras effekt på enzymet kallas antingen aktivatorer eller hämmare. Aktivatorer ökar den enzymatiska aktiviteten och främjar den tillhörande reaktionen. Hämmare minskar enzymatiska aktiviteter och hämmar respektive reaktioner.

Hämmare i enzymets aktiva centrum åstadkommer det som kallas konkurrenshämning och upptar bindningsställena för det aktiva centret. Vid hämning som inte är konkurrenskraftig binder hämmaren sig till det allosteriska centrumet för ett visst enzym och därmed åstadkommer en strukturell förändring i det aktiva centrumet. Som ett resultat av dessa processer förlorar enzymet antingen helt eller delvis sin funktion. Återkopplingshämningen eller slutproduktinhiberingen är en speciell form av denna typ av hämning. En produkt av syntetiska kedjor hämmar allosteriskt ett enzym som är involverat i syntesen.

Alla typer av allosterisk hämning kan vändas. Denna process motsvarar en borttagning av allostriska effektorer. All icke-konkurrenskraftig hämning baseras på bindningen av hämmare I till det allosteriska mitten av enzymet E. Denna bindning påverkar inte substratbindningen. Hämmaren kan inte bara binda till det fria enzymet utan också till dess enzym-substratkomplex, eftersom den inte behöver binda i den bindande delen av ett enzym. Det respektive substratet reagerar också analogt med ett enzyminhibitorkomplex. Ett bildat enzym-hämmare-substratkomplex delar emellertid inte den resulterande produkten. I enskilda fall av icke-konkurrenskraftig hämning kan det specifika beteendet hos hämmare avvika mer eller mindre från det normala fallet.

Sjukdomar och sjukdomar

Hämning av enzymatiska processer är en viktig typ av reglering i människokroppen. De kan till exempel störas av genetiska defekter, särskilt av mutationer. Sådana mutationer kan påverka olika byggstenar i människokroppen som spelar en roll för enzymhämning. Konsekvenserna av att inte hämmas kan varieras.

Till exempel kan förhöjda urinsyranivåer förknippas med störningar i enzymatisk hämning. Om urinsyrakoncentrationen i blodet ökar och inte tillräckligt utsöndras med urinen, avsätts salterna i lederna och kan således främja bildningen av giktiska knölar. Urinsyrakristallerna orsakar inflammatoriska reaktioner i lederens inre hud, eftersom de är förknippade med en akut giktattack. Den ökade urinsyran kan bero på en defekt i den allosteriska hämningen, vilket gynnar en ökad biosyntes av så kallade purinukleotider.

Allosteriska hämningar utgör inte bara basen för olika sjukdomar, utan används nu också av medicin för terapeutiska ändamål. Den allosteriska hämningen av BCR-ABL är till exempel en aktuell terapeutisk princip för kromosom-positiv leukemi. Modern medicin använder också principen om allosterisk hämning inom andra områden inom cancerterapi. Forskare söker för närvarande efter hämmare i samband med cancerforskning. I detta sammanhang har till exempel amerikanska forskningsgrupper upptäckt Ral-proteiner som verkar vara särskilt intressanta för cancerforskning. Det är dock ännu inte möjligt att tala om ett användbart läkemedel. Men allosterisk, icke-konkurrenskraftig hämning är ett område som kommer att hjälpa till att forma framtiden för cancerterapi.