Inhibición mixta

Posible mecanismo da inhibición non-competitiva, un tipo de inhibición mixta.

Representación de Lineweaver-Burk da cinética da inhibición encimática.

A inhibición mixta é un tipo de inhibición encimática na cal o inhibidor pode unirse ao encima tanto se este está unido ao substrato coma se non, pero ten unha maior afinidade por un dos estados. Chámase "mixa" porque pode considerarse unha "mestura" conceptual entre a inhibición competitiva, na cal o inhibidor só pode unirse ao encima se o substrato non se uniu aínda, e a inhibición incompetitiva (ou acompetitiva), na cal o inhibidor só pode unirse ao encima se o substrato está unido xa. Se a capacidade do inhibidor de unirse ao encima é exactamente a mesma tanto se o encima está xa unido ao substrato coma se non, dise que o inhibidor é non-competitivo. A inhibición non-competitiva ás veces é considerada como un caso especial da inhibición mixta.

Na inhibición mixta o inhibidor únese a un sitio alostérico, é dicir, a un sitio diferente do sitio activo no cal se une o substrato. Porén, non todos os inhibidores que se unen a sitios alostéricos son inhibidores mixtos.

A inhibición mixta pode ter como resultado algunha destas cousas:

• Un decrecemento na afinidade aparente do encima polo substrato (o valor da K_m parece incrementarse; $K_{m}^{\text{ap}}>K_{m}$), como se ve en casos nos que o inhibidor favorece a unión ao encima libre. Esencialmente imita a unión competitiva.
• Un incremento da afinidade aparente do encima polo substrato (o valor da K_m parece decrecer; $K_{m}^{\text{ap}}<K_{m}$), como se ve en casos nos que o inhibidor favorece a unión ao complexo encima-substrato. Basicamente imita a unión incompetitiva.

En ambos os casos a inhibición diminúe a velocidade máxima de reacción aparente do encima ($V_{max}^{\text{ap}}<V_{max}$).

Matematicamente, a inhibición mixta ocorre cando os factores α e α’ (introducidos na ecuación de Michaelis-Menten para ter en conta as inhibicións competitiva e incompetitiva, respectivamente) son ambos maiores que 1.

No caso especial onde α = α’, prodúcese inhibición non-competitiva, e nese caso $V_{max}^{ap}$ redúcese, pero a $K_{m}$ non é afectada. Isto é moi pouco común na práctica.

Exemplos biolóxicos

Na gliconeoxénese, o encima cPEPCK (fosfoenolpiruvato carboxiquinase citosólica) é responsable de converter o oxalacetato no ácido fosfoenolpirúvico (PEP), cando está presente o guanosín trifosfato (GTP). Este paso é exclusivo da gliconeoxénse, que ocorre en condicións de xexún debido á diminución no corpo da glicosa. A cPEPCK é regulado pola xenisteína, unha isoflavona que se atopa de forma natural en varias plantas. Probouse primeiro que a xenisteína inhibe a actividade da cPEPCK. Nun estudo, a presenza desta isoflavona ten como resultado un decrecemento do nivel de azucre no sangue. Esta diminución do azucre no sangue na situación de xexún do suxeito ocorreu porque a a gliconeoxénese foi inhibida, o que impediu a formación de glicosa. A capacidade da xenisteína de rebaixar os niveis de azucre sanguíneo dunha persoa pode considerarse unha popiedade antidiabética. O mecanismos polo cal a xenisteína inhibiu o encima cPEPCK foi avaliada posteriormente. Primeiro, a cPEPCK foi situada en presenza de ácido 3-mercaptopropiónico ou 3-MPA, un inhibidor coñecido do encima. Foi comparada cos resultados de poñer a cPEPCK en presena de xenisteína, o cal revelou que o mecanismo da inhibición mixta era o utilizado para facer diminuír a actividade da cPEPCK. A cPEPCK adopta varias configuracións cando cataliza a formación de PEP. Pode estar non unida, unida ao GDP ou unida ao GTP. Realizouse un experimento que estudou a afinidade pola xenisteína nestas diferentes configuracións, no que se descubriu que a xenisteína favorece máis a unión ao cPEPCK unido a GTP que ao encima unido ao GDP, o cal era menos estable. Isto débese a que a cPEPCK unida a GTP ten un sitio de unión ampliado para a xenisteína. Este é o mesmo sitio de unión que o do substrato normal do encima, o oxalacetato, mentres que as outras coniguracións non se comportan igual en presenza dde xenisteína. Iso proporciona unha proba de que o mecanismo de inhibición do cPEPCK pola xenisteína era unha mestura do das inhibicións competitiva e non-competitiva.

A calicreína é un tipo de serina protease, que corta enlaces peptídicos que están situados despois de certos aminoácidos na proteína. Nos tecidos humanos hai 15 calicreínas, nomeadas desde KLK1 a KLK15. A capacidade desta molécula para cortar proteínas ten como resultado a activación efectiva de receptores da superficie celular, o que fai que sexan elementos esenciais en moitas vías de transdución de sinais biolóxicas, e na súa amplificación por cadoiros. Os membros desta familia de serina proteases adoitan utilizarse como biomarcadores de doenzas e, polo tanto, convertéronse en dianas para a inhibición. A inhibición destas calicreínas pode ser unha terapia para doenzas como o cancro metastático ou o alzhéimer. A fukuxetina ou (+)-moreloflavona, é un tipo de biflavonoide illado da planta Garcinia brasiliensis. Despois de illar a fukuxetina, esta foi mesturada con KLK1, KLK2, KLK3, KLK4, KLK5, KLK6 e KLK7 en varias concentracións. Isto permitiu facer unha análise da cinética encimática por derivación dos parámetros K_m e V_max. No modelo de cinética de Michaelis-Menten, pode representarse a gráfica de Eadie-Hofstee para ver mellor o seu comportamento, o cal confirma que a fukuxetina actúa como un inhibidor mixto ao mostrar afinidades variadas polo encima cando está só e polo complexo encima-substrato. Analizando a súa cinética, vese que a fukuxetina diminúe a V_max, mentres que incrementa a K_m para estas KLKs. Tipicamente, na inhibición competitiva, a V_max permanece inalterada, mentres que a K_m aumenta, e na inhibición non-competitiva, a V_max decrece, mentres que a K_m permanece igual. O cambio en ambas as variables é outra observación consistente cos efectos dun inhibidor mixto.