Ингибитор¶

Ингибитор — вещество, замедляющее или полностью подавляющее химическую реакцию, биологический процесс или активность фермента, не расходуясь при этом в ходе процесса. Термин происходит от латинского inhibere — «сдерживать». Ингибиторы широко используются в биохимии, фармакологии, промышленной химии и медицине.

¶Классификация

По механизму действия ингибиторы делятся на несколько групп:

• Обратимые — связываются с мишенью непрочно, при удалении ингибитора активность восстанавливается. Подразделяются на конкурентные (борются с субстратом за активный центр фермента), неконкурентные (связываются вне активного центра и не мешают связыванию субстрата), неконкурентные обратимые и неконкурентные необратимые.
• Необратимые — образуют прочную ковалентную связь с мишенью, активность фермента восстанавливается только за счёт синтеза нового белка.
• Аллостерные — связываются с аллостерным центром фермента, изменяя его конформацию и активность.
• Субстратные — имитируют субстрат реакции.

По химической природе ингибиторы бывают органическими и неорганическими, маломолекулярными и белковыми.

¶Ингибиторы ферментов

В биохимии ингибиторы ферментов являются важнейшим инструментом изучения механизмов каталитических реакций. Многие метаболические пути регулируются естественными ингибиторами — например, продукт реакции может обратимо тормозить фермент, катализирующий эту реакцию (обратная связь). Классическим примером является аллостерное ингибирование фосфофруктокиназы в гликолизе.

Кинетика ингибирования описывается уравнением Чейнера-Вольдена, а сродство ингибитора к ферменту характеризуется константой ингибирования Ki. Чем меньше Ki, тем сильнее ингибитор.

¶Фармакология и медицина

В фармакологии ингибиторы являются одним из основных классов лекарственных средств. Многие препараты работают как ингибиторы ферментов или рецепторов:

• Ингибиторы АПФ (ангиотензинпревращающего фермента) — применяются для лечения гипертонии и сердечной недостаточности (каптоприл, эналаприл).
• Ингибиторы протонного насоса — снижают кислотность желудочного сока (омепразол).
• Ингибиторы протеаз — используются в терапии ВИЧ-инфекции.
• Ингибиторы тирозинкиназ — применяются в онкологии для таргетной терапии опухолей.
• НПВС (ибупрофен, аспирин) — ингибиторы циклооксигеназы, уменьшают воспаление и боль.
• Статины — ингибиторы ГМГ-КоА-редуктазы, снижают уровень холестерина.

¶Промышленное применение

В промышленной химии ингибиторы коррозии добавляются в растворы и покрытия для замедления разрушения металлов. Ингибиторы полимеризации предотвращают преждевременное отверждение мономеров при транспортировке и хранении. В нефтедобыче ингибиторы используются для контроля образования солей и накипи в скважинах.

¶Естественные ингибиторы

В живых организмах существует множество эндогенных ингибиторов. Примеры:

• Антитрипсин — ингибитор трипсина, защищает ткани от избыточного протеолиза.
• Ингибиторы каспаз — регулируют апоптоз.
• Миостатин — ингибитор роста мышц.
• Пептидные ингибиторы протеаз — встречаются в зерновых культурах и бобовых.

¶Методы исследования

Для изучения ингибиторов используют кинетические методы (измерение скорости реакции в присутствии ингибитора), рентгеноструктурный анализ (определение структуры комплекса фермент-ингибитор), спектроскопию и молекулярное моделирование.

¶Источники

• Ленинджер А. «Основы биохимии»
• Страйер Л. «Биохимия»
• Фармакологические справочники