Cinétique enzymatique - Site Maintenance in progress

Cinétique enzymatique
Inhibiteurs irréversibles et
réversibles
Inhibition irréversible:
• Certains a.a. du site actif sont rendus particulièrement
réactifs par leur environnement: réactifs spécifiques (par
exemple, le DIFP bloquant les Ser « activées »)
• La concentration en enzyme « fonctionnel » chute:
Vmax diminue.
Remarques:
1. Il est difficile de distinguer ces inhibiteurs de certains
inhibiteurs réversibles !
2. Ces inhibiteurs sont souvent (mais pas toujours)
toxiques.
Insecticides organophosphorés
L’aspirine est un inhibiteur irréversible de la
Cyclooxygénase (Prostaglandine H1 synthase)
Inhibiteurs réversibles:
• Souvent, mais pas toujours, analogues des
substrats ou des produits.
• Très utilisés en pharmacologie:
– antibiotiques,
– inhibiteurs de phosphodiestérases pour le traitement
de l’asthme (cAMP) et de l’impuissance (cGMP),
– antirétroviraux,
– antihypertensifs,
– anticancéreux,
– etc…
Antibiotiques: les pénicillines
Anticancéreux
Antiprotéase pour le traitement du SIDA
Inhibiteur acetylcholinesterase
(traitement maladie d’Alzheimer)
Asp
His
Ser
Inositol phosphatase – Li+
Inhibition de l’inositol
monophosphatase:
1 des effets
thérapeutiques du Li+, le
traitement le plus efficace
connu contre la
maniaco-dépression?
Fonctionnement des inhibiteurs?
E +S
+
I
ES
kcat
E +P
KESI
KEI
EI + S
ESI
Vmax  k cat  E tot 
Vmax
 Etot   k
cat
ES 

v  k cat  ES   Vmax
 Etot 
[ES ]
æ1 [E ] ö
[E S ]
[ES ]
[E ]
÷
çç
÷
v = V max
= V max
=
V
max
÷
÷
[ES ] [EI ] [ESI ]
[E tot ]
[E ] + [ES ] + [E I ] + [ESI ] çè1 [E ] ø
1+
+
+
[E ]
[E ]
[E ]
Posons
K EI =
et K ESI
KM =
[E ][I ]
[EI ]
[E ][S ]
[ES ]
donc
[ES ][I ]
=
donc
[ESI ]
donc
[ES ] [S ]
=
[E ] K M
[EI ] [I ]
=
[E ] K EI
[ESI ] 1 [ES ][I ] [S ] [I ]
=
´
=
K M K ESI
[E ] [E ] K ESI
comme
[ES ]
v=V
{[E ]+ [EI ]+ [E S ]+ [ESI ]}
max
[E ][S ]
K
v=V ´
I
S
S
I
[E ] 1 + [ ]K + [ ]K + [ ]K [ ]K
M
{
max
EI
M
[S ]
V
K
K
v=
´
ìïï
[I ]üïï [S ]ìïï
[I ] üïï K
í1+
ý+
í1+
ý
ïîï
ï
ï
K þ
K ïþ
ï K îï
ï
M
max
M
EI
M
M
M
E SI
V [S ]
V [S ]
v=
=
ìïï
ìïï
K + [S ]
[I ]üïï
[I ] üïï
K í1+
ý + [S ]í 1 +
ý
ïïî
ï
ï
K ïþ
K ïïþ
ïî
app
max
max
app
M
M
EI
ESI
ES I
}
Nous avions écrit
et obtenu
ES 
ES 


v  Vmax
 Vmax
 Etot 
 E    EI    ES    ESI 
Vmax  S 
v
K M 1   I  K EI    S  1   I  K ESI 
v
app
Vmax

Vmax
1   I  K ESI 
Vmax
S 
1   I  K ESI 
 1   I  K EI 
KM 
  S 
1   I  K ESI 
 1   I  K EI 
app
; K M  KM 

1

I
K
   ESI 
app
K Sapp  Vmax
K Mapp  K S / 1   I  K EI 
En résumé:
• Si complexe «
EI »:
– E ↓ : v association (KS apparente) ↓
– ES ( E+P) cst : Vmax cst
– Donc: KM apparente (Vmax/KS) ↑.
• Si complexe «
ESI » :
– E cst, donc KS apparente = KS.
– ES ↓ donc Vmax apparente < Vmax
– Donc : KM apparente =Vmax/KS diminue
Inhibition mixte
• Formation de EI,
donc
– KS diminue,
pente augmente
• Complexe ESI,
donc
– Vmax diminue,
– KM augmente
ou diminue
Cas limite: Inhibition non - compétitive
Inhibition non compétitive:
Vmax diminue, KM inchangé
L’inhibition ne peut PAS être
levée en augmentant la [S]!
Inhibition non - compétitive:
• Formation de EI, donc
KS diminue,
et pente augmente
• Complexe ESI, donc
Vmax diminue,
• Affinité EI = affinité ESI,
donc KS et Vmax
diminuent du même
facteur, et KM constant
Cas limite: inhibition « compétitive »
Inhibition compétitive
Inhibition compétitive:
Vmax inchangé, KM augmente
L’inhibition peut être levée en
augmentant la [S]!
Inhibition compétitive
• Pas de ESI, donc
Vmax inchangée,
• Complexe EI, donc
KS (vass) diminue
et pente augmente
• KS=Vmax/KM diminue,
donc KM augmente
Cas limite: inhibition « incompétitive »
Inhibition incompétitive
• Pas de EI, donc KS
inchangée,
droites parallèles
• Complexe ESI, donc
Vmax diminue,
• KS inchangée et Vmax
diminue, donc KM
diminue
Corrélation complexes / effet :
Type
EI?
Mixte
Oui
KS
(~kass)
ESI?
Vmax
Donc, KM
(kcatESmax)
(Vmax/ KS)
diminue
Oui,
ESI≠ EI
diminue
(≠ KS)
augmente ou
diminue
diminue
(cf KS)
constant
Noncompétitif,
ou
irréversible
Oui
diminue
Oui,
ESI = EI
Compétitif
Oui
diminue
Non
constante
augmente
Incompétitif
Non
constant
Oui,
ESI=EI
diminue
diminue
Une autre façon de voir les choses:
• Plutôt que de calculer la
vitesse en fonction de la [S],
on devrait calculer la [S]
nécessaire pour maintenir une
vitesse de production donnée:
SURVIE
[Substrat]
nécessaire
Vitesse de
production
Effet d’inhibiteurs:
• Inhibiteurs compétitifs: il
« suffit » d’augmenter [S]
pour atteindre la vitesse
nécessaire à la survie.
Médicalement: peu efficaces!
SURVIE
[S]
En l' absence d' inhibiteur ,
KM
[S ] 
 Vmax


 1


 v

Inhibiteur compétitif : K M augmenté
 [I ] 


K M 1  
 K 
i 

[S ] 
 Vmax


 1


 v

Vitesse nécessaire
Effet d’inhibiteurs:
• Inhibiteurs non compétitifs,
mixte ou incompétitifs: si leur
concentration est élevée, il
n’est plus possible
d’atteindre la vitesse désirée
SURVIE
En l'absence d'inhibiteur,
K
[S ]= æ M ö
÷
çV max
- 1÷
çç
÷
è v
ø
[S]
Inhibiteur non compétitif: V max diminuée
æ [I ]ö÷
÷
K M ççç1 +
÷
çè K i ø÷
KM
=
[S ]= æ
ö
æV
I ]ö÷
[
÷
V max
çç
ç
max
÷
- 1çç
- 1÷
÷
÷
çç
÷
Ki ÷
ø
çèv (1 + [I ] K i ) ø÷ çè v
Vitesse nécessaire