Inibição incompetitiva

A inibição enzimática incompetitiva caracteriza-se pela interação de uma determinada molécula inibidora com o complexo enzima-substrato, impedido que ocorra a formação de produtos e, portanto, diminuindo a velocidade da reação. É um tipo de inibição enzimática na qual os valores aparentes dos parâmetros de Michaelis–Menten ${\displaystyle V}$ e ${\displaystyle K_{\mathrm {m} }}$ diminuem na mesma proporção. O inibidor une-se ao complexo enzima-substrato, mas não apenas à enzima.

Este tipo de inibição pode reconhecer-se por dois tipos de observações: primeiro, não se pode reverter aumentando a concentração do substrato ${\displaystyle a}$, e segundo, as gráficas de linhas, como o gráfico de Lineweaver-Burk, mostram efeitos em ${\displaystyle V}$ e ${\displaystyle K_{\mathrm {m} }}$, resultando em linhas paralelas em vez de linhas que se cruzam. É frequentemente explicado que o inibidor só se pode ligar ao complexo enzima-substrato, mas não à enzima livre sem substrato. Este tipo de mecanismo é bastante raro,^[1] e na prática apenas se encontra fundamentalmente como um caso limite de inibição em reações com dois substratos em que a concentração de um dos substratos varia e o outro se mantém constante ao nível de saturação.^[2][3]

Uma reação enzimática comum acontece, simplificadamente, da seguinte forma: E + S ←→ ES → E + P. Com a adição de inibidores incompetitivos, ocorre a formação de complexos ESI durante a reação, reduzindo a atividade enzimática e formação de produtos.

Esse tipo de inibidor interage com a enzima numa região diferente do sítio de ligação ao substrato. Portanto, a adição de maiores quantidades de substrato não contribui para que o efeito inibitório seja reduzido e a velocidade de reação aumente.

A adição de inibidores incompetitivos em uma determinada reação catalisada por enzima diminui o valor de velocidade máxima e diminui o valor de Km (Constante de Michaelis-Mentem) ou seja, a quantidade de substrato necessária para que a velocidade da reação atinja metade da velocidade máxima permanece a mesma. O valor de Km diminui porque a ligação do inibidor estabiliza o complexo ES e torna mais dificíl a dissociação de S ou a formação de produto.^[4]

Na inibição não competitiva a uma concentração de inibidor de ${\displaystyle i}$, a equação de Michaelis-Menten assume a seguinte forma: ^[3]

${\displaystyle v={\frac {Va}{K_{\mathrm {m} }+a(1+i/K_{\mathrm {iu} })}}}$

em que ${\displaystyle v}$ é a taxa às concentrações ${\displaystyle a}$ do substrato e ${\displaystyle i}$ a do inibidor, para a taxa limite ${\displaystyle V}$, a constante de Michaelis ${\displaystyle K_{\mathrm {m} }}$ e a constante de inibição não competitiva ${\displaystyle K_{\mathrm {iu} }}$.

Esta expressão tem exactamente a forma da equação de Michaelis-Menten, obtida escrevendo-a em termos das constantes cinética ``aparentes:

${\displaystyle v={\frac {V^{\mathrm {ap} }a}{K_{\mathrm {m} }^{\mathrm {ap} }+a}}}$

em que ${\displaystyle V^{\mathrm {ap} }={\frac {V}{1+i/K_{\mathrm {iu} }}}{\text{ e }}K_{\mathrm {m} }^{\mathrm {ap} }={\frac {K_{\mathrm {m} }}{1+i/K_{\mathrm {iu} }}}}$

É importante notar que ${\displaystyle V^{\mathrm {ap} }}$ e ${\displaystyle K_{\mathrm {m} }^{\mathrm {ap} }}$ diminuem na mesma proporção que o resultado da inibição.

Isto torna-se evidente ao observar um gráfico de Lineweaver-Burk da inibição enzimática não competitiva: a proporção de V para K_m permanece a mesma com ou sem inibidor.

Isto pode ser observado em qualquer uma das formas comuns de representar graficamente os dados da enzima de Michaelis-Menten, como o gráfico de Lineweaver-Burk, para o qual a inibição não competitiva produz uma linha paralela ao gráfico enzima-substrato original, mas com um valor mais elevado na interceção Y:^[5][6]

${\displaystyle {\frac {1}{v}}={\frac {K_{\mathrm {m} }}{Va}}+{\frac {1+i/K_{\mathrm {iu} }}{V}}}$

Referências