경쟁적 저해

경쟁적 저해(Competitive Inhibition)는 효소의 활성 부위에 기질과 유사한 구조를 가진 저해제가 결합하여 효소의 활성을 억제하는 방식이다. 기질과 저해제는 효소의 활성 부위에 대해 경쟁적으로 결합을 시도하며, 저해제의 농도가 높을수록 효소의 활성이 더욱 감소한다. 이는 기질과 저해제가 동일한 결합 부위를 공유하기 때문이다. 저해제가 효소에 비가역적으로 결합하는 비경쟁적 저해와는 구분된다.

기전:

경쟁적 저해는 저해제가 효소의 활성 부위에 결합하여 기질의 결합을 방해함으로써 일어난다. 저해제는 기질과 유사한 구조를 가지고 있기 때문에 효소의 활성 부위에 결합할 수 있지만, 효소-기질 복합체를 형성하여 반응을 촉매하지는 못한다. 결과적으로 효소-저해제 복합체가 형성되어 효소의 활성이 감소한다. 높은 기질 농도에서는 기질이 저해제와 경쟁하여 활성 부위에 결합할 수 있으므로, 경쟁적 저해는 기질 농도를 높임으로써 역전될 수 있다.

특징:

• Vmax: 경쟁적 저해에서 최대 반응 속도(Vmax)는 변하지 않는다. 충분히 높은 기질 농도에서는 기질이 저해제를 몰아내고 효소 활성 부위에 결합하여 최대 반응 속도에 도달할 수 있기 때문이다.
• Km: 미카엘리스-멘텐 상수(Km)는 증가한다. Km은 효소가 반응 속도의 절반에 도달하는 데 필요한 기질 농도를 나타내는데, 저해제가 존재하면 더 많은 기질이 필요하게 된다.
• Lineweaver-Burk plot: Lineweaver-Burk plot (이중 역수 그래프)에서 경쟁적 저해는 x절편의 변화를 보이지만 y절편은 변하지 않는다.

예시:

메탄올 중독 치료에 사용되는 에탄올은 알코올 탈수소효소에 대한 메탄올의 경쟁적 저해제로 작용한다. 에탄올은 메탄올보다 알코올 탈수소효소에 대한 친화도가 높아 메탄올의 대사를 억제하고 독성 대사산물인 포름알데히드의 생성을 줄이는 역할을 한다.

참고:

• 미카엘리스-멘텐 운동론
• Lineweaver-Burk plot