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Nicht-kompetitive Inhibition

Ein nicht-kompetitiver Inhibitor interagiert mit dem Enzym-Substrat-Komplex, aber nicht mit dem Enzym allein. Für die unkompetitive Inhibition lautet die doppelt-reziproke Gleichung wie folgt:

1/V0 = α'/Vmax + Km/Vmax - 1/[S]

wobei α' = 1+[I]/K'I ist

Diese Gleichung zeigt, dass ein doppelt-reziprokes Diagramm von enzymkinetischen Daten mit unterschiedlichen Konzentrationen eines nicht-kompetitiven Inhibitors eine gerade Linie mit unterschiedlichen y-Achsenabschnitten, aber mit denselben Steigungen ergeben sollte (Abbildung 1). Bei enzymkinetischen Versuchen mit einem nicht-kompetitiven Inhibitor ändern sich die scheinbaren Km und Vmax mit steigender Konzentration des Inhibitors [1].

Links siehst du ein Lineweaver-Burk-Diagramm mit 1 geteilt durch V auf der y-Achse und 1 geteilt durch die Konzentration des Substrats auf der x-Achse. Das Diagramm zeigt die nicht-kompetitive Inhibition als drei verschiedene Linien in den Farben Grün, Blau und Rot. Diese Linien stellen verschiedene Diagramme mit unterschiedlichen Konzentrationen an unkompetitiven Inhibitoren dar, und die Linien haben die gleichen Steigungen. Allerdings schneiden sich die drei Linien an unterschiedlichen Stellen auf der y-Achse. Die grüne Linie schneidet sich mit der y-Achse an einem höheren Wert als die beiden anderen Linien. Die blaue Linie schneidet die y-Achse an einem niedrigeren Wert als die grüne Linie, aber ihr Schnittpunkt mit der y-Achse ist höher als die rote Linie, die den niedrigsten y-Schnittpunkt hat. Auf der rechten Seite ist ein weiteres Diagramm zu sehen, in dem die y-Schnittpunkte der einzelnen linearen Regressionen gegen die Konzentration des Inhibitors aufgetragen sind. Das Diagramm zeigt, dass mit steigender Inhibitor-Konzentration auch der y-Schnittpunkt der linearen Regressionslinie steigt

Abbildung 1: a) Lineweaver-Burk-Diagramm, das die nicht-kompetitive Inhibition zeigt. b) y-Schnittpunkte jeder linearen Regression, aufgetragen gegen die Inhibitor-Konzentration.

Berechnung von K'I, Km und Vmax

Bei der Arbeit mit einem nicht kompetitiven Inhibitor können aus den ersten Lineweaver-Burk-Diagrammen keine Parameter berechnet werden. Um die verschiedenen Parameter zu berechnen, müssen die ''y-Schnittpunkte'' dieser Diagramme gegen die Konzentration des Inhibitors aufgetragen werden:

y-intersectuncompettive = α'/Vmax = 1/Vmax + 1/Vmax - 1/KI - [I]

Dieses Diagramm sollte daher eine Gerade mit dem Schnittpunkt 1/max und der Steigung 1 / (Vmax - KI ) ergeben. KI kann also berechnet werden, indem die Steigung dieser Geraden durch den Achsenabschnitt dividiert wird. Vmax lässt sich ebenfalls aus diesem Einsatz berechnen, indem man den Kehrwert zum y-Achsenabschnitt nimmt. Da die anfänglichen Lineweaver-Burk-Diagramme die gleichen Steigungen (Km / Vmax) aufwiesen, kann Km nun durch Multiplikation dieser Steigungen mit Vmax aus dem Diagramm der y-Achsen gegen die Konzentrationen der Inhibitoren berechnet werden.

Schritte zur Berechnung der kinetischen Parameter bei Verwendung eines nicht-kompetitiven Inhibitors

  • Erstelle Lineweaver-Burk-Diagramme der kinetischen Daten und setze die Daten mithilfe der linearen Regression ein (1 Anpassung pro Inhibitor-Konzentration).

  • Trage die y-Achsen dieser Anpassungen in Abhängigkeit von der Inhibitor-Konzentration in ein Diagramm ein.

  • Um Vmax zu berechnen, nimmst du den Kehrwert des y-Achsenabschnitts dieses Diagramms.

  • Um KI zu berechnen, teile den y-Achsenabschnitt dieses Diagramms durch die Steigung.

  • Um Km zu berechnen, gehst du zu den ersten Lineweaver-Burk-Diagrammen zurück, nimmst die Steigung von einem dieser Diagramme (die Steigung sollte für alle Diagramme gleich oder ähnlich sein) und multiplizierst sie mit Vmax.

Quellen

  1. Lehninger, Albert L.; Nelson, David L.; Cox, Michael M. (2008). Principles of Biochemistry (5th ed.). New York, NY: W.H. Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-7108-1.

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