Language
Country/Area
No result found
Скрытые детали конкурентного ингибирования: о чем говорят нам графики Лайнуивера–Берка?
В биохимии график Лайнуивера–Берка (или двойной обратный график) представляет собой графическое представление уравнения Михаэлиса–Ментен для кинетики ферментов, впервые описанное Гансом Лайнуивером и Дином Бёрком в 1934 году. Хотя этот график исторически широко использовался для оценки кинетических параметров ферментов, он страдает от искаженной структуры ошибок в своих данных и не является оптимальным инструментом для определения кинетических параметров ферментов. В настоящее время методы, использующие нелинейную регрессию, являются более точными и стали более доступными с популяризацией настольных компьютеров.
Определение диаграммы Лайнуивера–Берка
График Лайнуивера–Берка получен путем преобразования уравнения Михаэлиса–Ментен. Это уравнение выражает связь между скоростью фермента v и концентрацией субстрата a, включающую два параметра: V (предельная скорость) и Km (константа Михаэлиса). Взяв обратные величины от обеих частей этого уравнения, мы получим прямую линию. Вертикальное сечение этой линии равно 1/V, горизонтальное сечение равно -1/Km, а наклон равен Km/V.
Приложения
При использовании для определения типа ингибирования фермента график Лайнуивера–Берка позволяет различать конкурентные, чисто неконкурентные и неконкурентные ингибиторы. Различные режимы торможения можно противопоставить незаторможенным реакциям.
Конкурентное ингибирование не повлияет на кажущееся значение V, но увеличит кажущееся значение Km и снизит сродство к субстрату.
Конкурентное ингибирование
Характеристикой конкурентного ингибирования является то, что ингибитор конкурирует с субстратом за место связывания фермента. Следовательно, в этом случае кажущееся значение V не изменится, но увеличится Km, что означает, что сродство между ферментом и субстратом уменьшится. Как видно из рисунка, значение отрезка для ингибированного фермента больше, чем для неингибированного фермента.
Чистое неконкурентное ингибирование
При чистом неконкурентном ингибировании кажущееся значение V будет уменьшаться, тогда как Km не будет затронуто. На графике Лайнуивера–Берка это отражается в виде увеличения вертикального отрезка, но постоянного горизонтального отрезка, что указывает на то, что сродство субстрата не изменяется.
Смешанное торможение
Чистое неконкурентное ингибирование на самом деле встречается очень редко, тогда как смешанное ингибирование встречается гораздо чаще. При смешанном ингибировании кажущееся значение V будет уменьшаться, тогда как значение Km будет, как правило, увеличиваться, что указывает на то, что сродство субстрата будет, как правило, уменьшаться. Многие ученые согласны с Клеландом в этом отношении, признавая влияние смешанного торможения.
Неконкурентное ингибирование
В случае неконкурентного ингибирования кажущееся значение V уменьшится, тогда как значение Km не изменится. Это отражено на рисунке как увеличение вертикального отрезка, но неизменный наклон. Вместо этого увеличится сродство к субстрату, а кажущееся значение Km уменьшится.
Недостатки
Диаграммы Лайнуивера–Берка плохо визуализируют экспериментальные ошибки. В частности, если ошибка в скорости v имеет равномерную стандартную ошибку, то ошибка в 1/v будет очень большой. Лайнуивер и Берк знали об этой проблеме и исследовали распределение ошибок экспериментально, в конечном итоге решив использовать соответствующее взвешивание для подгонки. Однако этот аспект почти повсеместно игнорируется теми, кто ссылается на «подход Лайнуивера и Берка». Заключение
Диаграммы Лайнуивера–Берка представляют собой эффективный способ анализа кинетики ферментов в биохимии, но их ограничения нельзя игнорировать. В современных технологических условиях правильный метод нелинейной регрессии показывает свое превосходство. Найдут ли эти инструменты более точные применения по мере дальнейшего развития биохимических исследований?
