6.4: Inhibición enzimática
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Los compuestos distintos de los sustratos pueden desempeñar un papel importante en la interacción con las enzimas. Existen compuestos que pueden activar o inhibir enzimas, acelerando su actividad o ralentizándolas, respectivamente. Estos compuestos pueden ser muy importantes en la regulación natural de las enzimas en la célula. También podemos explotar estos compuestos como medicamentos, tratando enfermedades ajustando la actividad de las enzimas hasta que el cuerpo vuelva a la normalidad.
Saber con certeza si un compuesto va a encender o apagar una enzima puede ser bastante complicado, así que solo vamos a comenzar con un par de formas sencillas en las que se pueden apagar las enzimas.
Inhibidores reversibles
Existen varias formas diferentes en las que los compuestos pueden inhibir las enzimas. La forma más sencilla es simplemente ocupando espacio en el sitio activo. Si algo está bloqueando el sitio activo, el verdadero sustrato no puede entrar, por lo que la enzima no puede hacer su trabajo.
Para bloquear el sitio activo, el inhibidor también debe ser un ajuste bastante bueno. Debe tener una forma similar, o de alguna manera ser capaz de interactuar con residuos de aminoácidos en el sitio activo. Eso significa que podría no tener una forma que obviamente sea familiar, pero debe ser capaz de interacciones intermoleculares que sean similares a las del sustrato en el sitio activo.
Si el sustrato es el compuesto en azul, indicar cuál de los compuestos rojos sería un inhibidor mejor competitivo.
Contestar-
En el diseño de fármacos, la parte de la enzima que se une al sustrato se llama farmacoforo. Esa es la característica que intentaremos explotar en el diseño de un inhibidor. El inhibidor se diseñará para que también pueda unirse al farmacoforo, ya sea ajustando en términos de forma o por las atracciones intermoleculares que pueda suministrar.
Seleccionar el compuesto que se uniría de manera más eficiente al farmacoforo.
Contestar-
La mayoría de las veces, si solo queremos moderar los efectos de una enzima hiperactiva, usamos lo que se llama un inhibidor reversible. No queremos bloquear permanentemente el sitio activo de la enzima; solo queremos ralentizar las cosas, para que las cosas vuelvan a la normalidad. Después de todo, la enzima probablemente haga algo útil para nosotros, y es posible que la necesitemos más tarde. Entonces, usamos un inhibidor que lo ralentizará por un tiempo, pero cuyos efectos se pueden revertir.
Un inhibidor competitivo simplemente compite con el sustrato por el sitio activo. Tanto el sustrato como el inhibidor ocupan el mismo nicho, pero ambos no pueden sentarse ahí al mismo tiempo. En general, existe cierto equilibrio entre los estados unidos y no consolidados. Eso significa que después de un tiempo, una molécula deambula de vuelta fuera de la enzima, y la otra tiene oportunidad de entrar.
Tenemos mecanismos en la célula que eliminan moléculas que no deberían estar ahí, así que eventualmente, eso es lo que le sucede al inhibidor. Si bien la concentración de inhibidor permanece alta, puede competir eficazmente por el sitio activo de la enzima. A medida que más y más de ella se elimina, la enzima vuelve a sus niveles normales de actividad. Ojalá, para ese punto, el estado de enfermedad se haya aliviado.
Los inhibidores irreversibles
A lo mejor un estado de enfermedad es lo suficientemente grave como para que queramos apagar una enzima por completo. Ese podría ser el caso si estamos luchando contra una infección bacteriana o fúngica, por ejemplo; no nos importa si el hongo necesita esa enzima más tarde. Causar grandes problemas para el hongo es algo así como el punto completo en esta etapa.
En un caso como este, podríamos usar lo que se llama un inhibidor irreversible. Una vez que entra en la enzima, nunca vuelve a salir. Forma un enlace permanente, ojalá en un lugar que bloquee el sitio activo o alguna otra característica importante de la enzima.
