Un inhibidor enzimático es una molécula que se une a una enzima y bloquea su actividad . Las enzimas son proteínas que aceleran las reacciones químicas necesarias para la vida, en las que las moléculas de sustrato se convierten en productos . Una enzima facilita una reacción química específica al unir el sustrato a su sitio activo , un área especializada en la enzima que acelera el paso más difícil de la reacción .
Un inhibidor enzimático dificulta ("inhibe") este proceso, ya sea al unirse al sitio activo de la enzima (evitando así que el sustrato mismo se una) o al unirse a otro sitio en la enzima de modo que se bloquee la catálisis de la reacción por parte de la enzima. Los inhibidores de enzimas pueden unirse de forma reversible o irreversible. Los inhibidores irreversibles forman un enlace químico con la enzima de manera que la enzima se inhibe hasta que se rompe el enlace químico. Por el contrario, los inhibidores reversibles se unen de forma no covalente y pueden abandonar la enzima espontáneamente, lo que permite que la enzima reanude su función. Los inhibidores reversibles producen diferentes tipos de inhibición dependiendo de si se unen a la enzima, al complejo enzima-sustrato oa ambos.
Los inhibidores de enzimas juegan un papel importante en todas las células, ya que generalmente son específicos de una enzima y sirven para controlar la actividad de esa enzima. Por ejemplo, las enzimas en una ruta metabólica pueden ser inhibidas por moléculas producidas más tarde en la ruta, lo que reduce la producción de moléculas que ya no se necesitan. Este tipo de retroalimentación negativa es una forma importante de mantener la homeostasis en una célula . Los inhibidores de enzimas también controlan enzimas esenciales que, si no se controlan, pueden dañar una célula, como las proteasas o las nucleasas . Un ejemplo bien caracterizado de esto es el inhibidor de la ribonucleasa , que se une a las ribonucleasas .en una de las interacciones proteína-proteína más estrechas que se conocen . [1] Muchos venenos que se encuentran en los animales son inhibidores de enzimas que bloquean la actividad de una enzima crucial en la víctima.
Muchas moléculas de fármacos son inhibidores de enzimas que inhiben una enzima humana anómala o una enzima crítica para la supervivencia de un patógeno como un virus, una bacteria o un parásito. Los ejemplos incluyen el metotrexato (usado en la quimioterapia y en el tratamiento de la artritis reumática ), así como los inhibidores de la proteasa que se usan para tratar el SIDA. Dado que los inhibidores antipatógenos generalmente se dirigen a una sola enzima, tales fármacos son altamente específicos y generalmente producen pocos efectos secundarios en los seres humanos, siempre que no se encuentre una enzima análoga en los seres humanos. (Este suele ser el caso, ya que tales patógenos y los humanos son genéticamente distantes.) Los inhibidores de enzimas medicinales a menudo tienen constantes de disociación bajas , lo que significa que solo se requiere una pequeña cantidad del inhibidor para inhibir la enzima. Una baja concentración del inhibidor de la enzima reduce el riesgo de daño hepático y renal y otras reacciones adversas a medicamentos en humanos. Por lo tanto, el descubrimiento y el perfeccionamiento de los inhibidores de enzimas es un área activa de investigación en bioquímica y farmacología . [2]
Los inhibidores reversibles se adhieren a las enzimas con interacciones no covalentes , como enlaces de hidrógeno , interacciones hidrofóbicas y enlaces iónicos . Múltiples enlaces débiles entre el inhibidor y el sitio activo se combinan para producir una unión fuerte y específica. A diferencia de los inhibidores irreversibles, los inhibidores reversibles generalmente no experimentan reacciones químicas cuando se unen a la enzima y pueden eliminarse fácilmente por dilución o diálisis . Un caso especial son los inhibidores reversibles covalentes que se unen covalentemente a la enzima, pero la reacción química que forma el enlace es completamente reversible. [3]
Hay cuatro tipos de inhibidores enzimáticos reversibles. Se clasifican según el efecto del inhibidor sobre la Vmax (velocidad de reacción máxima catalizada por la enzima) y Km ( la concentración de sustrato que da como resultado la mitad de la actividad enzimática máxima) a medida que varía la concentración del sustrato de la enzima. [4] [5] [6]