Unkompetitive Hemmung

Unkompetitive Hemmung unterscheidet sich von kompetitiver und nichtkompetitiver Hemmung dadurch, dass der Inhibitor keine Affinität zum freien Enzym besitzt und seine Wirkung nur im Beisein des Substrats entfalten kann.

Bei der unkompetitiven Hemmung werden die maximale Reaktionsgeschwindigkeit (V_max) und die Michaelis-Menten-Konstante (K_m) proportional reduziert, da die Bildung des Produktes aus dem ES-Komplex gehemmt wird. Die Maximalgeschwindigkeit wird – analog zur nichtkompetitiven Hemmung – reduziert, da weniger freies Enzym vorliegt, das eine Reaktion katalysieren kann.

Der K_m-Wert wird aufgrund der veränderten Lage des chemischen Gleichgewichtes verringert. Der Inhibitor entzieht dem Gleichgewicht den reinen Enzym-Substrat-Komplex, weshalb wegen des Prinzips des kleinsten Zwanges mehr Enzym-Substrat-Komplex nachgebildet wird. Die Verringerung des K_m-Werts spielt eine erhöhte Affinität des Enzyms gegenüber dem Substrat vor. Charakteristisch ist, dass die Hemmwirkung mit steigender Substratkonzentration zunimmt, da mehr ES-Komplexe gebildet werden, an die der Inhibitor binden kann.

Links: Schema zur Funktionsweise eines nichtkompetitiven Inhibitors ([E]: Enzym, [S]: Substrat, [I]: Inhibitor, [E-S]: Enzym-Substrat-Komplex; [E-S-I]: Enzym-Substrat-Inhibitor-Komplex; P: Produkt). Ein unkompetitiver Inhibitor kann lediglich an den Enzym-Substrat-Komplex binden. Rechts: Michaelis-Menten-Kurve in Abwesenheit und Anwesenheit eines unkompetitiven Inhibitors. Ein unkompetitiver Inhibitor verringert sowohl die Maximalgeschwindigkeit vmax als auch den Km-Wert.

Aus mathematischer Sicht kann die Kinetik in Gegenwart eines unkompetitiven Inhibitors beschrieben werden, indem in der Michaelis-Menten-Gleichung eine Konstante eingeführt wird:

$${\displaystyle v_{max}=v_{max}{\frac {[S]_{0}}{K_{M}+i*S_{0}}}}$$

$${\displaystyle i=1+{\frac {k_{3}*I_{0}}{k_{-3}}}}$$

v_max = Maximalgeschwindigkeit, [S]₀ = Substratkonzentration zu Beginn, K_M = Michaelis-Menten-Konstante und k₃ und k_-3 = Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten zwischen [E-S]+I und [E-S-I] (siehe Abbildung).

• Berg et al., Stryer Biochemie, 7. Auflage, Springer, 2013