Enzymhemmung

Enzymhemmung bezeichnet den Prozess, bei dem die Aktivität eines Enzyms durch einen Hemmstoff vermindert oder vollständig blockiert wird. Hemmstoffe können endogen stammen, etwa als Feedback-Regulation im Stoffwechsel, oder exogen zugeführte Substanzen wie Medikamente oder Toxine sein. Hemmungen können reversible oder irreversible Natur sein und beeinflussen Reaktionskinetik, Stoffwechselpfade und Pharmakologie.

Bei reversibler Hemmung binden Hemmstoffe vorübergehend an das Enzym. Wettbewerbliche Hemmung tritt auf, wenn der Hemmstoff und das Substrat um das gleiche aktive Zentrum konkurrieren. Nichtkompetitive Hemmung erfolgt, wenn der Hemmstoff an einer anderen Stelle bindet und die Enzymaktivität unabhängig vom Substrat verringert. Unkompetitive Hemmung bindet bevorzugt an den Enzym-Substrat-Komplex und verringert oft Vmax, während Km unverändert bleibt. Gemischte Hemmung weist Merkmale beider Formen auf.

Irreversible Hemmung entsteht durch kovalente Bindung oder Zerstörung des aktiven Zentrums, sodass das Enzym dauerhaft inaktiv bleibt, bis neue Enzymmoleküle synthetisiert werden. Beispiele umfassen Mechanismus-basierte „Suizid“-Hemmer sowie bestimmte irreversible COX-Inhibitoren.

Physiologische Relevanz und Anwendung: Enzymhemmung dient der Regulation von Stoffwechselwegen (z. B. Feedback-Inhibition) und spielt eine zentrale Rolle in der Pharmakologie. Klinisch eingesetzte Hemmer umfassen HMG-CoA-Reduktase-Hemmer (Statine) und COX-Hemmer (NSAIDs). Wichtige Kennzahlen sind Ki (Affinität eines Hemmstoffs), IC50 (Hemmkonzentration) sowie kinetische Analysen, die durch Km und Vmax Hinweise zum Typ der Hemmung geben. Je nach Mechanismus lassen sich Hemmstoffe gezielt entwickeln oder zur Kontrolle von Stoffwechselprozessen nutzen.