Bioquímica Básica
5.6.1 Inibidores competitivos
Figura 5.11 Reação de inativação da cicloxigenase por reação irreversível com aspirina (ácido acetilsalicílico).
5.6.1 Inibidores competitivos
Os inibidores competitivos competem com o substrato pelo centro ativo da
enzima
Os inibidores competitivos (IC), por apresentarem configuração espacial semelhante à do substrato, são capazes de ligarem-se ao centro ativo da enzima, produzindo um complexo enzima-inibidor (EI C).
A constante de equilíbrio da reação
E + IC ⇌ EIC
é chamada constante do inibidor (K ), e mede a afinidade da enzima pelo I c inibidor, como o K mede a afinidade da enzima pelo substrato: M
O complexo EI C jamais gera produto e a atividade enzimática ficará diminuída proporcionalmente à fração de enzima que estiver ligada ao inibidor. Uma vez que este tipo de inibidor se liga ao mesmo sítio onde se liga o substrato, a ligação do inibidor e a ligação do substrato a uma dada molécula de enzima são eventos mutuamente exclusivos. Quando a molécula da enzima é liberada — ou por dissociação do complexo EI ou C por decomposição do complexo ES em E + P —, irá associar-se a novas moléculas de substrato ou de inibidor, com uma probabilidade que dependerá de suas concentrações e das afinidades entre a enzima e o substrato e entre a enzima e o inibidor. Em concentrações baixas de substrato, encontrar-se-á uma fração das enzimas associada ao substrato (gerando produto) e uma fraçãoligada ao inibidor e a velocidade da reação ficará reduzida. Se a concentração do substrato for muito grande em relação à concentração do inibidor competitivo, a probabilidade de formação do complexo ES é praticamente 100%, e tudo se passa como se não houvesse inibidor presente no meio de reação. A velocidade máxima da reação será idêntica à velocidade máxima da reação na ausência do inibidor, mas só será obtida com concentrações de substrato maiores do que as da reação não
inibida (Figura 5.12). Se a concentração do inibidor competitivo for exageradamente alta em relação à concentração do substrato, a probabilidade da enzima livre ligar-se ao substrato será, praticamente, nula e a velocidade da reação será zero.
Figura 5.12 Efeito de duas concentrações de inibidor competitivo (IC1 < I ) sobre a velocidade da reação enzimática. e são valores do K C2M aparente para as concentrações I C1e IC2 de inibidor, respectivamente.
Visto que mesmo na presença de inibidor competitivo a velocidade máxima pode ser atingida, são as velocidades obtidas com concentrações menores de substrato que revelam a inibição. Há, neste caso, uma aparente alteração do valor do K M, que parece maior do que o da reação sem inibidor. É claro, entretanto, que este valor não pode ser usado como uma medida de K M, cuja determinação deve ser feita na ausência de inibidores. A nova constante, medida em presença de inibidores, é chamada K M aparente ( ).
O valor de depende de duas variáveis: a afinidade da enzima pelo
inibidor, expressa pela constante do inibidor (KIc), e a própria concentração de inibidor, [I ]. A equação da velocidade da reação torna-se igual a c
onde Substituindo-se este valor na equação anterior, obtém-
se
que é uma variante da equação de Michaelis-Menten, na qual o K M está trocado pelo . Fica evidente que as variáveis mencionadas afetam o valor de KM e não de Vmáx, e que quanto maior a concentração do inibidor
competitivo, maior o (Figura 5.12).
A transformação de Lineweaver-Burk aplicada à última equação está
apresentada na Figura 5.14. A comparação do valor de com o valor do
K M tem muita utilidade na determinação do tipo de inibidor — competitivo ou não competitivo.
Um exemplo clássico de inibição competitiva é a ação de malonato
sobre a reação catalisada pela succinato desidrogenase (Tabela 5.11). O malonato e outros compostos com estrutura semelhante ao succinato inibem competitivamente a enzima.
Tabela 5.11 Inibidores competitivos de algumas enzimas, seus substratos naturais
e as moléstias em cujo tratamento são empregados.
Inibidor Substrato Enzima
Succinato desidrogenase
Malonato
Succinato
Glutarato
Di-hidropteroato sintase
Sulfanilamida p-Aminobenzoato (PABA)
Transcriptase reversa
AZT (3′-azido-2′-desoxitimidina) Desoxitimidina
Adenilossuccinato sintetase
6-Mercaptopurina
Inosina monofosfato (IMP)
Os inibidores competitivos têm largo emprego terapêutico, porque inibem reações que ocorrem específica ou preferencialmente no microrganismo parasita (bactérias ou vírus) e não existem no organismo
hospedeiro. Este é o caso da sulfanilamida (Tabela 5.11), um quimioterápico do grupo das sulfonamidas, utilizadas no combate a infecções bacterianas. Muitas bactérias patogênicas sintetizam ácido fólico
(Seção 17.2.2) e o substrato de uma das etapas da via de síntese é o p-aminobenzoato (PABA). A sulfanilamida atua como inibidor competitivo da enzima que catalisa essa etapa, bloqueando a síntese de ácido fólico. A deficiência desse composto torna a bactéria incapaz de reproduzir-se. Essa via não ocorre no organismo humano, para o qual o ácido fólico é uma