В биохимии , то участок Лайнуивера-Берка (или двойной обратной участок ) представляет собой графическое представление уравнения Лайнуивера-Берка из ферментных кинетики , описываемой Ханс Lineweaver и Дин Берк в 1934 году [1] Лайнуивера-Берка участка для заторможенных ферментов может сравнивать с отсутствием ингибитора, чтобы определить, как ингибитор конкурирует с ферментом. [2]
График Лайнуивера – Берка верен, когда кинетика фермента подчиняется идеальной кинетике второго порядка, однако нелинейная регрессия необходима для систем, которые не ведут себя идеально. Двойной обратный график искажает структуру ошибок данных и, следовательно, не является самым точным инструментом для определения кинетических параметров фермента. [3] Нелинейная регрессия или альтернативные линейные формы уравнения Михаэлиса-Ментен, такие как график Ханеса-Вульфа или график Иди-Хофсти , обычно используются для расчета параметров. [4]
Определения для интерпретации сюжета
[S]: концентрация субстрата. Независимая ось графика Лайнуивера-Берка является обратной величиной концентрации субстрата. [2]
V 0 или V: начальная скорость реакции, ингибируемой ферментом. Зависимая ось графика Лайнуивера-Берка - величина, обратная скорости. [5]
V max : максимальная скорость реакции. Пересечение оси y графика Лайнуивера-Берка является обратной величиной максимальной скорости. [2]
K M : константа Михаэлиса-Ментен или сродство к ферменту. Чем ниже K M, тем выше сродство. Графически пересечение линии по оси x равно -1 / K M. [5]
K cat : число оборотов или реакции в единицу времени. Чем ниже K cat, тем медленнее реакция. K cat = V max / [фермент]. Графически это можно оценить, посмотрев на V max. [2]
Каталитический КПД = K кат / K M . Быстрый катализатор и высокое сродство обеспечивают лучшую каталитическую эффективность. [5]
знак равно где это концентрация торможения и - константа ингибитора. Альфа определяет степень влияния связывания ингибитора на ферментативную кинетику субстрата и всегда имеет положительное значение. [5]
Вывод
График представляет собой полезный графический метод анализа уравнения Михаэлиса-Ментен , поскольку трудно точно определить V max реакции, катализируемой ферментами:
Взятие обратного дает:
График Лайнуивера – Берка помещает 1 / [S] по оси абсцисс и 1 / V по оси ординат . [6]
Приложения
При использовании для определения типа ингибирования ферментов график Лайнуивера – Берка позволяет различать конкурентные , чистые неконкурентные и неконкурентные ингибиторы. Различные способы ингибирования можно сравнить с реакцией без подавления.
Конкурентное торможение
На V max не влияют конкурентные ингибиторы. Следовательно, конкурентные ингибиторы имеют такой же перехват у неингибированных ферментов (поскольку на V max не влияют конкурентные ингибиторы, обратная величина V max также не изменяется).
Конкурентное ингибирование увеличивает К М , или понижает сродство субстрата. K M ингибируетсяK M . [5] Графически это можно увидеть как ингибированный фермент, имеющий большую точку пересечения по оси x. [2] Наклоны конкурентно ингибируемых ферментов и неингибированных ферментов различаются. Конкурентное торможение показано на крайнем левом изображении.
Чистое неконкурентное торможение
При чистом неконкурентном ингибировании V max снижается при ингибировании. V max заблокированоV макс . [5] Это можно увидеть на графике Лайнуивера-Берка как увеличенное пересечение по оси Y с торможением, когда построена обратная величина. [7]
Чистое неконкурентное ингибирование не влияет на сродство к субстрату, поэтому K M остается неизменным. Графически это можно увидеть в том, что ферменты с чистым неконкурентным ингибированием пересекаются с неингибированными ферментами по оси абсцисс. [2] Наклоны чисто неконкурентно ингибированных ферментов и неингибированных ферментов различаются. [7] Чистое неконкурентное торможение показано на правом изображении.
Смешанное ингибирование
Чистое неконкурентное торможение встречается редко, что означает, что в результате возникает смешанное торможение. В случае смешанного ингибирования V max и K M действуют с непропорциональной скоростью. В большинстве случаев V max уменьшается, а K M увеличивается, что означает, что аффинность обычно уменьшается при смешанном ингибировании. Линии смешанного ингибирования и отсутствия ингибирования пересекаются где-то между осью x и осью y, но никогда не пересекаются на оси смешанного ингибирования. [5]
Неконкурентное торможение
V max уменьшается при неконкурентном торможении. V max заблокированоV макс . [5] Это можно увидеть на графике Лайнуивера-Берка как увеличенное пересечение по оси Y с торможением, когда построена обратная величина. [7] Эта взаимосвязь проявляется как в неконкурентном торможении, так и в чистом конкурентном торможении. [5]
Субстрат сродство возрастает с неконкурентоспособным торможением, или понижает K M . Подавленное K M равно K M /. Графически это означает, что ферменты с неконкурентным ингибированием будут иметь меньшее значение x-точки пересечения, чем не ингибированные ферменты. [5] Несмотря на то, что точки пересечения по оси x и y неконкурентного торможения меняются, наклон остается постоянным. Графически неконкурентное ингибирование можно идентифицировать по тому, что линия ингибированного фермента параллельна не ингибированному ферменту. Неконкурентное торможение показано на среднем изображении.
Проблемы с Lineweaver-Burk
Хотя Lineweaver-Burk полезен для определения важных переменных кинетики ферментов, он подвержен ошибкам. Ось y графика показывает обратную скорость реакции, что означает, что небольшие ошибки измерения более заметны. [8] Кроме того, потому что большинство точек на графике находятся далеко справа от оси y . большие значения [S] (и, следовательно, небольшие значения для 1 / [S] на графике) часто невозможны из-за ограниченной растворимости. [8]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Лайнуивер, Ганс; Бурк, Дин (март 1934 г.). «Определение констант диссоциации ферментов» . Журнал Американского химического общества . 56 (3): 658–666. DOI : 10.1021 / ja01318a036 . ISSN 0002-7863 .
- ^ а б в г д е Ахерн, Раджагопал (2013). «Биохимия легко и бесплатно» . Биохимия и молекулярная биология образования . 45 (1): 90–110. DOI : 10.1002 / bmb.20979 . ISSN 1470-8175 . PMID 27228905 . S2CID 34758190 .
- ^ Сринивасан, Бхарат (18 марта 2021 г.). «Явное лечение не-Михаэлис-Ментен и атипичной кинетики при раннем открытии лекарств **». ChemMedChem . 16 (6): 899–918. DOI : 10.1002 / cmdc.202000791 . PMID 33231926 . S2CID 227157473 .
- ^ Греко, WR; Хакала, MT (1979-12-10). «Оценка методов оценки константы диссоциации ингибиторов ферментов сильного связывания» . Журнал биологической химии . 254 (23): 12104–12109. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (19) 86435-9 . ISSN 0021-9258 . PMID 500698 .
- ^ Б с д е е г ч я J Мисфельд, Роджер Л. (2017). Биохимия . Меган М. Макэвой (1-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: WW Norton & Company. С. 340–370. ISBN 978-0-393-61402-2. OCLC 952277065 .
- ^ Кристенсен, Зигфрид Б .; ДеВольф, Уолтер Э .; Райан, М. Доминик; Торфи, Теодор Дж. (1996-01-01), Шудт, Кристиан; Дент, Гордон; Раба, Клаус Ф. (ред.), "13 - Молекулярные аспекты ингибиторного взаимодействия с PDE4" , ингибиторы фосфодиэстеразы , Справочник Immunopharmacology, Сан - Диего:. Academic Press, стр 185-207, DOI : 10.1016 / b978-012210720-7 / 50015-0 , ISBN 978-0-12-210720-7, получено 15 декабря 2020 г.
- ^ а б в Ахерн, Раджагопал, Тан (2018). «Биохимия, свободная для всех» . Биохимия и молекулярная биология образования . 45 (1): 356–400. DOI : 10.1002 / bmb.20979 . ISSN 1470-8175 . PMID 27228905 . S2CID 34758190 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ а б Дауд, Джон Э .; Риггс, Дуглас С. (февраль 1965 г.). «Сравнение оценок кинетических констант Михаэлиса-Ментен из различных линейных преобразований» . Журнал биологической химии . 240 (2): 863–869. DOI : 10.1016 / s0021-9258 (17) 45254-9 . ISSN 0021-9258 .
Внешние ссылки
- Руководство NIH , разработка и анализ ферментных тестов