CHIMICA F T 1 prof Rampa parte 2 /chimica faramceutica e tossicologica

ENZIMI

si tratta di proteine specifiche che fungono da catalizzatori ella maggior parte delle reazioni dei

sistemi biologici. →

CATALIZZATORE: una reazione chimica (A P) avviene perchè una certa frazione della

• popolazione di molecole A, possiede, in ogni istante, abbastanza energia per

raggiungere una condizione “attivata”, detto “STATO DI TRANSIZIONE”. In questo stato

vi è una probabilità molto alta che si formi o si rompa un legame chimico per formare il

prodotto P-

la velocità di una data reazione, è proporzionale alla concentrazione della specie dello

• stato di transizione. Un modo per accelerare la velocità di una reazione, è l'aggiunta di

un catalizzatore. Infatti, questo si combina temporaneamente con i reagenti formando

uno stato di transizione con minor energia di attivazione.

→ ← → ← → ←

E+S [ES] [EP] E + P

▪ I catalizzatori forniscono una superficie di reazione in grado di far avvicinare i

due substrati.

INIBIZIONE ENZIMATICA

Gli enzimi E, catalizzano una miriade di reazioni biologiche. i F possono inibire gli enzimi,

andando a legarsi a porzioni dell'E che possono coincidere con il sito attivo di E: il F può anche

legarsi al coenzima inattivando l'E.

Quindi in generale è necessario ottenere l'inibizione enzimatica.

1. per modulare la concentrazione del metabolita o NT endogeno:

2. per bloccare la biosintesi di un metabolita

3. per bloccare la crescita dei microrganismi infetti

Si presentano, di regola, due casi limite:

1. l'enzima da bloccare è specifico dell'organismo infettante e non è presente nell'ospite

(selettività completa e di conseguenza, una tossicità teoricamente nulla.

2. L'enzima da bloccare è presente sia nel microrganismo infestante, sia nell'ospite. È

possibile sfruttare piccole differenze strutturali (dovute all'evoluzione) per inibire

selettivamente l'enzima dell'organo infestante.

3. L'enzima da bloccare è un enzima di una cellula tumorale o infettata da un virus.

Gli enzimi sono gli stessi nelle cellule sane e in quelle malate. I virus posseggono un limitato

patrimonio enzimatico (per esempio le proteasi del virus HIV) che può essere sfruttato per

ottenere selettività.

Le possibilità di intervenire selettivamente, sono molto ridotte e si riducono alla presenza di

differenze qualitative quali:

differenze nella velocità di sviluppo e duplicazione cellulare

• induzione enzimatica specifica di enzimi nelle cellule malate.

•

Il meccanismo di azione dell'ACICLOVIR, può essere preso ad esempio come farmaci che

utilizza l' INDUZIONE ENZIMATICA INDOTTA DA VIRUS PER ATTIVARSI:

la TIMIDINA è normalmente a un livello molto basso nelle cellule sane. Al contrario, è indotta

dal virus e raggiunge alti livelli nelle cellule infettate dal virus stesso.

→ POSSIAMO CLASSIFICARE GLI INIBITORI ENZIMATICI COME

→ ←

REVERSIBILI: E + I EI.

• L'inibizione, inoltre, può essere

→

competitiva quando l'inibitore compete con il substrato naturale al sito

• attivo dell'enzima. Il complesso EI, impedisce l'accesso al substrato al sito

attivo. L'inibizione può essere superata da un aumento della concentrazione

del substrato, con il fenomeno dello spiazzamento.

→ → →

E + S + I ES EP E + P

◦ → EI (stop)

→

non competitiva avviene quando l'inibitore non compete con il substrato

• per il sito attivo, ma si lega a siti esterni al sito catalitico.

→

incompetitiva avviene quando l'inibitore si lega al complesso già formato

• in un sito diverso al sito attivo. L'inibitore non impedisce la formazione del

complesso, ma inibisce l'azione catalitica.

→ ← →

E + S ES + I ESI (stop) non si formano i prodotti P.

◦

La misura della velocità di catalisi a diverse concentrazioni di substrato e di inibitore,

serve a distinguere tra i vari tipi di inibizione reversibile.

EQUAZIONE DI MICHAELIS-MENTEN: esprime la reazione matematica fra la velocità

• iniziale e la velocità massima di una reazione catalizzata da un enzima, la

concentrazione del substrato e da alcune caratteristiche dell'enzima stesso.

Esiste una costante fondamentale Km o costante di MM, che definisce la concentrazione

del substrato alla quale la velocità iniziale della reazione è metà della velocità massima.

IRREVERSIBILI: questi inibitori formano un legame COVALENTE con uno o più gruppi

• funzionali presenti nel sito attivo enzimatico. Possono anche ancorarsi a gruppi posti

nelle vicinanze del sito attivo, tanto da bloccarne l'accesso al substrato.

Possono essere suddivisi in 2 categorie:

→

inibitori al sito attivo si forma un legame covalente tra l'inibitore (che

▪ assomiglia al substrato) e un gruppo funzionale presente nel sito attivo.

Es: ANTIBIOTICI BETA-LATTAMICI

◦ inibitori suicidi: molecole che si legano con legame covalente ma solo

◦ dopo che l'enzima le ha modificate secondo il suo meccanismo d'azione.

Vista la selettività posseduta da tali inibitori verso gli enzimi, vengono

anche detti inibitori irreversibili attivati dall'enzima. Per mascherare la

funzione alchilante, si ricorre a inibitori in grado di dare addizione di

Michael all'enzima.

La decarbossilazione della L-DOPA ad opera della L-DOPA decarbossilasi,

◦ avviene secondo il seguente meccanismo:

NB: la sequenza appena descritta, può eessere bloccata da un adatto

◦ substrato suicida come L'ALFA-FLUORMETILDOPA.