酵素の6つの種類

1. Oxidoreductases：アルコールデヒドロゲナーゼなど
2. Group Transfer=Transferases： AMP+PO4からADPを作るnucleotide monophosphate kinaseなど＞キナーゼ
3. Hydrorases：Chymotrypsinなど。厳密な定義は官能基を水に移転する酵素。実際は水を使って結合を切り離すのが大半。
4. Lyases：官能基を追加したり取り除くことで二重結合を作り出す酵素
5. Isomerases：Triose Phosphate Isomeraseなど。＞TIM
6. Ligases：２つの基質をATPを消費してつなげるもの＞DNAリガーゼなど

デヒドロゲナーゼ：脱水素酵素

Enzymeと速度

• Uncatalyzedではv0はSに比例
• CatalyzedではEが飽和していくのでrecutangular hyperbola

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Michaelis-Mentenの方程式

Sの濃度とPの生成の初速v0の関係式。MichaelisMentenの方程式

導出

導出の仮定

1. 反応はmonomolecular (そうでなくても導出はできるが）
2. 反応の初期ではPの濃度は無視できる（kの-2の逆反応は無視出来る）
3. Sの濃度はEの濃度よりずっと大きい （つまり[S]>>[E]）

PngNote 41ページ

実験によるK_MやV_MAXの決定、Lineweaver-Burk plot

PngNote 43ページ

基質と結合している酵素の割合、f_ESとk_catの定義

PngNote 44ページ

触媒の効率の指標とその理論限界値

PngNote 45ページ

Enzyme Inhibitors

inihibitorには２つの種類がある。

1. Irreversible
2. Reversible (covalent modificationでは無い）
   • competitive
   • non-competitive
   • un-competitive
   • mixed

Competitive inhibitor

InhibitorをIで表すと、E+Sの代わりにE+IとしてEIを形成するinhibitor。

• v_MAX 変わらない
• k_M 増える

Sの濃度を増やせばv_MAXにはいつかは到達する。 inhibitorを増やしていくとk_Mは増えていく。(v_max/2を達成する[S])

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Noncompetitive Inhibitor

IはEともESとも結合して、ESIからはPが出来ない。

• v_MAX 減る
• k_M 変わらない

PngNote 46ページ

そのほかの２つの種類

Eには複数の基質、A, Bを使って、複数のプロダクト、C, Dを生成するものがある。

E+A+B -> EAB -> E+C+D

この種類の酵素には、複数のsiteがあるので、以下の２つのinhibitorが存在しうる。

Uncompetitive Inhibitor

IはEとはそのままでは結合しないが、ESと結合出来るタイプ。 解離定数としてはESと考える必要がある。プライムをつけて表すのが普通。

Mixed Inhibitor

IはEともESとも結合するが、解離定数が等しくないケース。

酵素のAllosteric制御

noncompetitive inhibitorやuncompetitive inhibitorはallosteryの一種と考えられる。

一般には以下のように考えられる。

Enzymeが形を変えて、低活性のT-stateと高活性のR-stateがあるような場合。 そしてこれらの移行に何かしらの物質が関わる時。

T-stateに移行する物質をallosteric inhibitorと、R-stateに移行する物質をallosteric activatorという。

これらのstateはv_maxを変えるケースとk_mを変えるケース、及び両方を変えるケースが考えられる。

これまでに出てきた例としては以下が考えられる。

• Hbのcooperativity (これは酵素では無いが、allosteric regulationとは考えられる）
• cyclin依存キナーゼ

なお、allosteric制御は共有結合は形成しないものを言うらしい（HbのCO2との結合による変形はallosteric制御とは言わないらしい）

環境をsenseして反応するような時にallosteric制御は便利。

毒の作用機序

• bronchus 気管支

アセチルコリンが増えると、筋肉は収縮したままになり、副交感神経系が活発になる。

副交感神経系が活発になると以下が起こる

• 気管支収縮(bronchoconstriction)
• よだれ
• 縮瞳 (pinpoint pupils)
• 発汗
• 涙が出る(lacrimation)
• 心拍数低下
• 血圧低下

アセチルコリンはacetylcholinesteraseで分解される。これはChymosrypsin同様にSerをactive siteに持つ。

Serと結合するinhibitorとしてDIPFをChymotrypsinで紹介したが、それと形の似たSARINやVXはこのSerと結合してacetylcholinesteraseのinhibitorとして振る舞う事で神経毒となる。

DIPFはChymotrypsinのアクティブサイト、Ser-195を探すのに使われた（PngNoteのp33参照）