Inhibición mixta

Inhibición mixta es un tipo de inhibición de la enzima en la que el inhibidor puede atar a la enzima si la enzima ya ha atado el sustrato pero tiene una afinidad mayor para un estado u otro. Se llama "mixed" porque se puede ver como una "mixtura" conceptual de la inhibición competitiva, en la que el inhibidor sólo puede atar la enzima si el sustrato no ya atado, e inhibición no competitiva, en la que el inhibidor sólo puede atar la enzima si el sustrato tiene ya atado. Si la capacidad del inhibidor para atar la enzima es exactamente igual si la enzima ya ha atado el sustrato, se conoce como un inhibidor no competitivo. La inhibición no competitiva se considera a veces como un caso especial de inhibición mixta.

En la inhibición mixta, el inhibidor se une a un sitio alostérico, es decir, un sitio diferente del sitio activo donde se une el sustrato. Sin embargo, no todos los inhibidores que se unen en sitios alostéricos son inhibidores mixtos.

La inhibición mixta puede resultar en:

• Una disminución de la afinidad aparente de la enzima para el sustrato (al parecer el valor se incrementa; ${displaystyle ¿Qué?$) -- visto en casos en los que el inhibidor favorece la unión a la enzima libre. Más de cerca mimics competitivo vinculante.
• Un aumento de la afinidad aparente de la enzima para el sustrato (al parecer el valor se reduce; ${displaystyle ¿Qué?$) -- visto en casos en los que el inhibidor favorece la unión al complejo de substrato de enzimas. Más de cerca mimics uncompetitive binding.

En cualquier caso la inhibición disminuye la tasa de reacción máxima de la enzima aparente (${displaystyle ¿Qué?$).

Matemáticamente, la inhibición mixta ocurre cuando los factores α y α (introducidos en la ecuación de Michaelis-Menten para contabilizar la inhibición competitiva y no competitiva, respectivamente) son ambos mayores de 1.

En el caso especial donde se produce α = α, inhibición no competitiva, en cuyo caso ${displaystyle V_{max} {app}}}$ se reduce pero ${displaystyle K_{m}$ no está afectado. Esto es muy inusual en la práctica.

Ejemplos biológicos

En la gluconeogénesis, la enzima cPEPCK (fosfoenolpiruvato carboxiquinasa cistólica) es responsable de convertir el oxalacetato en ácido fosfoenolpirúvico o PEP, cuando está presente trifosfato de guanosina, GTP. Este paso es exclusivo para la gluconeogénesis, que ocurre en condiciones de ayuno debido al agotamiento de la glucosa en el cuerpo. Se sabe que cPEPCK está regulado por genisteína, una isoflavona que se encuentra naturalmente en varias plantas. Por primera vez se demostró que la genisteína inhibe la actividad de cPEPCK. En un estudio, la presencia de esta isoflavona provocó una disminución del nivel de azúcar en sangre. Un nivel bajo de azúcar en sangre significa que hay menos glucosa en la sangre. Si esto ocurre en un sujeto que se encuentra en ayunas, es porque se inhibió la gluconeogénesis, impidiendo el aumento de la producción de glucosa. La capacidad de la genisteína para reducir el nivel de azúcar en sangre de una persona permite que se la denomine una propiedad antidiabética. Se evaluó más a fondo el mecanismo por el cual la genisteína inhibía la enzima cPEPCK. Primero, se colocó cPEPCK en presencia de ácido 3-mercaptopropiónico o 3-MPA, un conocido inhibidor de la enzima. Se comparó con los resultados de colocar cPEPCK en presencia de genisteína, lo que reveló que el mecanismo de inhibición mixta se utilizó para disminuir la actividad de cPEPCK. cPEPCK sufre múltiples configuraciones al catalizar la formación de PEP. Puede estar sin consolidar, vinculado al PIB o vinculado al GTP. Se realizó un experimento que estudió la afinidad por la genisteína en estas diferentes configuraciones. Reveló que Geinstein favorece la unión a cPEPCK con un GTP unido que a la enzima con un GDP unido, que resultó ser menos estable. Esto se debió a que la cPEPCK unida a GTP reveló un sitio de unión extendido para la genisteína. Este es el mismo sitio de unión que el sustrato previsto de la enzima, el oxaloacetato, mientras que las otras configuraciones no lo hicieron en presencia de genisteína. Esto proporcionó evidencia de que el mecanismo de inhibición de cPEPCK por la genisteína era una mezcla de inhibición competitiva y no competitiva.

Una calicreína es un tipo de serina proteasa, que escinde los enlaces peptídicos después de ciertos aminoácidos en una proteína. Estas 15 calicreínas, KLK1 a KLK15, se encuentran en los tejidos humanos. La capacidad de esta molécula para escindir proteínas da como resultado la activación efectiva de los receptores de la superficie celular, lo que los convierte en elementos cruciales de muchas vías de transducción de señales biológicas y su amplificación a través de cascadas. Esta familia de serina proteasas es a menudo un biomarcador de enfermedades y, por lo tanto, se ha convertido en un objetivo de inhibición. La inhibición de estas calicreínas da como resultado una posible terapia para enfermedades como el cáncer metastásico o la enfermedad de Alzheimer. Fukugetin, o (+)-morelloflavona, es un tipo de biflavonoide vegetal aislado de Garcinia brasiliensis. Después de aislar la fukugetin, se colocó con KLK1, KLK2, KLK3, KLK4, KLK5, KLK6 y KLK7 en concentraciones variables. Esto permitió el análisis de la cinética enzimática mediante la derivación de los parámetros Km y Vmax. A través del modelo de cinética de Michaelis-Menten se trazó el diagrama de Eadie-Hofstee. Confirmó que la fukugetina actúa como un inhibidor mixto al mostrar afinidades variables pero presentes por la enzima sola y el complejo enzima-sustrato. Analizando a través de la cinética, fukugetin disminuyó la Vmax mientras que aumentó la Km para estos KLK. Normalmente, en la inhibición competitiva, la Vmax permanece igual mientras que la Km aumenta, y en la inhibición no competitiva, la Vmax disminuye mientras que la Km permanece igual. El cambio en ambas variables es otro hallazgo consistente con los efectos de un inhibidor mixto.