Het belangrijkste verschil tussen niet-competitieve en allosterische remming is dat bij niet-competitieve remming de maximale snelheid van gekatalyseerde reactie (Vmax) afneemt en de substraatconcentratie (Km) ongewijzigd blijft, terwijl bij allosterische remming Vmax onveranderd blijft en Km neemt toe.
Enzymen zijn essentieel voor de meeste reacties die plaatsvinden in organismen. Gewoonlijk katalyseert een enzym een reactie door de activeringsenergie die nodig is voor de reactie te verminderen. Maar enzymen moeten zorgvuldig worden gereguleerd om de niveaus van eindproducten te beheersen die tot ongewenste niveaus stijgen. Het wordt gecontroleerd door enzymremming. Een enzymremmer is een molecuul dat de normale reactieweg tussen een enzym en een substraat verstoort.
Een actieve plaats is het gebied van een enzym waar de substraten binden en een chemische reactie ondergaan. Een allosterische plaats is waar het moleculen in staat stelt om enzymactiviteit te activeren of te remmen. Enzymkinetiek speelt een belangrijke rol tijdens enzymremming. De maximale reactiesnelheid die kenmerkend is voor een bepaald enzym bij een bepaalde concentratie staat bekend als de maximale snelheid of Vmax. De substraatconcentratie die de snelheid geeft die de helft is van Vmax is Km.
Wat is niet-competitieve remming?
Niet-competitieve remming is een type enzymremming waarbij de remmer de enzymactiviteit vermindert en even goed aan het enzym bindt, of het nu aan het substraat is gebonden of niet. Met andere woorden, niet-competitieve remming is waar de remmer en het substraat beide op een bepaald moment aan het enzym binden. Wanneer zowel het substraat als de remmer aan het enzym binden, vormt het een enzym-substraat-remmercomplex. Als dit complex eenmaal is gevormd, kan het geen enkel product meer produceren. Het kan alleen weer worden omgezet in het enzym-substraatcomplex of het enzym-remmercomplex.
Figuur 01: Niet-competitieve remming
Bij niet-competitieve remming heeft de remmer gelijke affiniteit voor het enzym en het enzym-substraatcomplex. Het meest voorkomende mechanisme van een niet-competitieve remmer is de reversibele binding van de remmer aan een allosterische plaats. Maar de remmer heeft ook het vermogen om direct aan de actieve plaats te binden. Een voorbeeld van een niet-competitieve remmer is de omzetting van pyruvaatkinase in pyruvaat. De omzetting van fosfoenolpyruvaat tot pyruvaat wordt gekatalyseerd door pyruvaatkinase. Een aminozuur genaamd alanine, dat wordt gesynthetiseerd uit pyruvaat, remt het enzym pyruvaatkinase tijdens glycolyse. Alanine werkt als een niet-competitieve remmer.
Wat is allosterische remming?
Allosterische remming is een type enzymremming waarbij de remmer de enzymactiviteit vertraagt door het enzym te deactiveren en zich aan het enzym op de allosterische plaats te binden. Hier concurreert de remmer niet direct met het substraat op de actieve plaats. Maar het verandert indirect de samenstelling van het enzym. Zodra de vorm is veranderd, wordt het enzym inactief. Het kan dus niet meer binden met het overeenkomstige substraat. Dit vertraagt op zijn beurt de vorming van eindproducten.
Figuur 02: Allosterische remming
Allosterische remming voorkomt de vorming van onnodige producten, waardoor energieverspilling wordt verminderd. Een voorbeeld van allosterische remming is de omzetting van ADP in ATP in glycolyse. Hier, wanneer er teveel ATP in het systeem is, dient ATP als een allosterische remmer. Het bindt aan fosfofructokinase, een van de enzymen die betrokken zijn bij glycolyse. Dit vertraagt de ADP-conversie. Hierdoor voorkomt ATP de onnodige aanmaak van zichzelf. Daarom is overmatige productie van ATP niet nodig als er voldoende hoeveelheden zijn.
Wat zijn de overeenkomsten tussen niet-competitieve en allosterische remming?
- Beide soorten enzymremmingen vertragen de enzymactiviteit.
- De remmers in beide enzymremmingen concurreren niet met het substraat op de actieve plaats.
- De remmers veranderen indirect de samenstelling van het enzym.
- Beide remmers veranderen de vorm van het enzym.
Wat is het verschil tussen niet-competitieve en allosterische inhibitie?
Bij niet-competitieve remming neemt de Vmax van de reactie af terwijl de Km-waarde ongewijzigd blijft. Bij allostere remming daarentegen blijft de Vmax ongewijzigd en neemt de Km-waarde toe. Dit is dus het belangrijkste verschil tussen niet-competitieve en allosterische remming. Allosterische remming richt zich meer op het gebruik van chemicaliën die de enzymactiviteit veranderen door te binden op een allosterische plaats, terwijl niet-competitieve remmers het werkende enzym altijd stoppen door direct te binden op een alternatieve plaats.
De volgende infographic geeft een tabel van de verschillen tussen niet-competitieve en allosterische remming voor een vergelijking naast elkaar.
Samenvatting - Niet-competitieve versus allosterische remming
Niet-competitieve remming is een enzymremming waarbij de remmer de enzymactiviteit vermindert en even goed aan het enzym bindt, of het nu aan het substraat is gebonden of niet. Allostere remming is een type enzymremming waarbij de remmer de enzymactiviteit vertraagt door het enzym te deactiveren en zich op de allosterische plaats aan het enzym bindt. Het belangrijkste verschil tussen niet-competitieve en allosterische remming is dat de maximale snelheid van gekatalyseerde reactie (Vmax) wordt verlaagd en de substraatconcentratie (Km) onveranderd blijft bij niet-competitieve remming, terwijl de Vmax onveranderd blijft en Km wordt verhoogd bij allosterische remming.
