التثبيط المختلط

التثبيط المختلط هو نوع من أنواع تثبيط الإنزيم، حيث يمكن للمثبط أن يرتبط بالإنزيم سواءً ارتبط الإنزيم بالركيزة أم لا، ولكنه يميل أكثر إلى إحدى الحالتين. ^{[ 1 ]} يُطلق عليه اسم "مختلط" لأنه يُمكن اعتباره مزيجًا من التثبيط التنافسي ، حيث لا يستطيع المثبط الارتباط بالإنزيم إلا إذا لم تكن الركيزة مرتبطة به، والتثبيط غير التنافسي ، حيث لا يستطيع المثبط الارتباط بالإنزيم إلا إذا كانت الركيزة مرتبطة به. إذا كانت قدرة المثبط على الارتباط بالإنزيم متطابقة تمامًا سواءً ارتبط الإنزيم بالركيزة أم لا، يُعرف باسم المثبط غير التنافسي . ^{[ 1 ] [ 2 ]} يُعتبر التثبيط غير التنافسي أحيانًا حالة خاصة من التثبيط المختلط.

في التثبيط المختلط، يرتبط المثبط بموقع ألوستيري، أي موقع مختلف عن الموقع النشط الذي يرتبط به الركيزة . ومع ذلك، ليست كل المثبطات التي ترتبط بمواقع ألوستيري مثبطات مختلطة. ^{[ 1 ]}

قد يؤدي التثبيط المختلط إلى أحد الأمرين التاليين:

• انخفاض في الألفة الظاهرية للإنزيم تجاه الركيزة (يبدو أن قيمة Km تزداد)؛${\displaystyle K_{m}^{\text{app}}>K_{m}}$) -- يُلاحظ هذا في الحالات التي يُفضل فيها المُثبِّط الارتباط بالإنزيم الحر. وهو يُحاكي الارتباط التنافسي بشكلٍ أدق .
• زيادة في الألفة الظاهرية للإنزيم تجاه الركيزة (يبدو أن قيمة Km تنخفض)؛${\displaystyle K_{m}^{\text{app}}<K_{m}}$) -- يُلاحظ هذا في الحالات التي يُفضل فيها المُثبِّط الارتباط بمركب الإنزيم والركيزة. وهو يُحاكي الارتباط غير التنافسي بشكلٍ أدق .

في كلتا الحالتين، يؤدي التثبيط إلى تقليل معدل التفاعل الإنزيمي الأقصى الظاهري (${\displaystyle V_{max}^{\text{app}}<V_{max}}$). ^{[ 3 ]}

رياضياً ، يحدث التثبيط المختلط عندما يكون العاملان α و α' (المدخلان في معادلة مايكليس-مينتين لحساب التثبيط التنافسي وغير التنافسي، على التوالي) أكبر من 1.

في الحالة الخاصة حيث α = α'، يحدث تثبيط غير تنافسي ، وفي هذه الحالة${\displaystyle V_{max}^{app}}$يتم تقليله ولكن${\displaystyle K_{m}}$لم يتأثر. وهذا أمر غير معتاد للغاية في الممارسة العملية. ^{[ 3 ]}

في عملية استحداث الجلوكوز ، يُعدّ إنزيم cPEPCK ( كربوكسي كيناز الفوسفينول بيروفات السيتوبلازمي ) مسؤولاً عن تحويل الأوكسالوأسيتات إلى حمض الفوسفينول بيروفيك (PEP) بوجود غوانوزين ثلاثي الفوسفات (GTP). هذه الخطوة حصرية لعملية استحداث الجلوكوز، التي تحدث في حالة الصيام نتيجةً لنقص الجلوكوز في الجسم. من المعروف أن إنزيم cPEPCK يُنظّم بواسطة الجينيستين ، وهو إيزوفلافون موجود طبيعياً في عدد من النباتات. ^{[ 4 ]} وقد ثبت لأول مرة أن الجينيستين يُثبّط نشاط إنزيم cPEPCK. في إحدى الدراسات، أدى وجود هذا الإيزوفلافون إلى انخفاض مستوى السكر في الدم. انخفاض مستوى السكر في الدم يعني وجود كمية أقل من الجلوكوز في الدم. إذا حدث هذا لدى شخص صائم، فذلك لأن عملية استحداث الجلوكوز قد تثبّطت، مما منع زيادة إنتاج الجلوكوز. تُتيح قدرة الجينيستين على خفض مستوى السكر في الدم وصفه بأنه مضاد لداء السكري. ^{[ 4 ]} وقد تم تقييم آلية تثبيط الجينيستين لإنزيم cPEPCK بشكلٍ أعمق. في البداية، وُضع إنزيم cPEPCK في وجود حمض 3-مركابتوبروبيونيك (3-MPA)، وهو مُثبِّط معروف لهذا الإنزيم. وقورنت النتائج بنتائج وضع إنزيم cPEPCK في وجود الجينيستين، مما كشف أن آلية التثبيط المختلط تُستخدم لتقليل نشاط إنزيم cPEPCK. ^{[ 4 ]} يمر إنزيم cPEPCK بتكوينات متعددة عند تحفيز تكوين PEP. إذ يمكن أن يكون غير مرتبط، أو مرتبطًا بـ GDP، أو مرتبطًا بـ GTP. أُجريت تجربة لدراسة ألفة الجينيستين في هذه التكوينات المختلفة. وكشفت النتائج أن الجينيستين يُفضِّل الارتباط بإنزيم cPEPCK المرتبط بـ GTP أكثر من ارتباطه بالإنزيم المرتبط بـ GDP، والذي وُجد أنه أقل استقرارًا. ^{[ 4 ]} يعود ذلك إلى أن إنزيم cPEPCK المرتبط بـ GTP كشف عن موقع ارتباط ممتد للجينيستين. ^{[ 4 ]} وهو نفس موقع ارتباط الركيزة المستهدفة للإنزيم، أوكسالوأسيتات، بينما لم تُظهر التكوينات الأخرى ذلك في وجود الجينيستين. ^{[ 4 ]} وقد قدم هذا دليلاً على أن آلية تثبيط cPEPCK بواسطة الجينيستين هي مزيج من التثبيط التنافسي وغير التنافسي.

الكاليكرين هو نوع من بروتيازات السيرين ، يقوم بفصل الروابط الببتيدية بعد أحماض أمينية معينة في البروتين. توجد هذه الكاليكرينات الخمسة عشر، من KLK1 إلى KLK15 ، في الأنسجة البشرية. تؤدي قدرة هذا الجزيء على فصل البروتينات إلى التنشيط الفعال لمستقبلات سطح الخلية، مما يجعلها عناصر أساسية في العديد من مسارات نقل الإشارات البيولوجية، وتضخيمها عبر سلسلة من التفاعلات. غالبًا ما تُعد هذه العائلة من بروتيازات السيرين مؤشرًا حيويًا للأمراض، ولذلك أصبحت هدفًا للتثبيط. ^{[ 5 ]} يؤدي تثبيط هذه الكاليكرينات إلى علاج محتمل لأمراض مثل السرطان النقيلي أو مرض الزهايمر. ^{[ 5 ]} الفوكوجيتين، أو (+)- موريلوفلافون ، هو نوع من ثنائي الفلافونويد النباتي المعزول من نبات غارسيني برازيليينسيس . ^{[ 5 ]} بعد عزل الفوكوغيتين، وُضِعَ مع الكاليكرينات KLK1، و KLK2 ، وKLK3 ، و KLK4 ، وKLK5 ، و KLK6 ، و KLK7 بتراكيز مختلفة. ^{[ 5 ]} سمح هذا بتحليل حركية الإنزيم من خلال استخلاص المعاملين Km وVmax. وباستخدام نموذج حركية ميكايليس-مينتين ، رُسِمَ مخطط إيدي-هوفستي . ^{[ 5 ]} أكد هذا أن الفوكوغيتين يعمل كمثبط مختلط، إذ يُظهر تقاربًا متفاوتًا ولكنه موجود للإنزيم وحده ولمركب الإنزيم-الركيزة. عند تحليل الحركية، لوحظ أن الفوكوغيتين يُقلل من Vmax بينما يزيد من Km لهذه الكاليكرينات. ^{[ 5 ]} عادةً، في التثبيط التنافسي ، تبقى Vmax ثابتة بينما تزداد Km، وفي التثبيط غير التنافسي ، تنخفض Vmax بينما تبقى Km ثابتة. يُعد التغيير في كلا هذين المتغيرين نتيجة أخرى تتوافق مع تأثيرات مثبط مختلط.