Enzymhemmungen

Enzymhemmungen bezeichnet die Verringerung oder Aufhebung der Aktivität eines Enzyms durch Hemmstoffe. Sie kann reversibel oder irreversibel sein und erfüllt wichtige Funktionen in der Regulation von Stoffwechselwegen, der Physiologie und der Arzneimittelentwicklung.

Reversible Hemmungen sind vorübergehend und lassen sich durch Entfernen des Hemmstoffs rückgängig machen. Sie werden üblicherweise in konkurrierende, nichtkonkurrierende, unkonkurrierende und gemischte Hemmungen eingeteilt, je nach Ort und Art der Bindung.

- Konkurrenzhemmung: Der Hemmstoff konkurriert mit dem Substrat um das aktive Zentrum. Apparente Km steigt, Vmax bleibt unverändert.

- Nichtkonkurrenzhemmung: Der Hemmstoff bindet an einer allosterischen Stelle unabhängig vom Substrat und reduziert die effektive Enzymmenge. Vmax sinkt, Km bleibt unverändert.

- Unkonkurrenzhemmung: Der Hemmstoff bindet bevorzugt an den Enzym-Substrat-Komplex. Sowohl Vmax als auch Km sinken.

- Gemischte Hemmung: Der Hemmstoff kann sowohl an freies Enzym als auch an Enzym-Substrat-Komplex binden. Vmax sinkt; Km-Veränderung hängt von der Affinität des Hemmstoffs ab.

Irreversible Hemmungen führen zu dauerhafter Enzyminaktivierung durch kovalente oder sehr stabile Bindungen. Typische Beispiele sind organophosphate Hemmung von Acetylcholinesterase oder Antibiotika wie Penicillin, das Transpeptidase in Bakterien hemmt. Auch Arzneimittel wie Aspirin wirken durch irreversible Modifikation von COX-Enzymen.

In der Praxis dienen Hemmstoffe der Regulation endogener Enzyme und sind zentrale Werkzeuge in der Pharmakologie und Medikamentenentwicklung. Wichtige Kenngrößen in der Enzymkinetik sind Ki (Hemmmittelbindungsaffinität) und IC50, wobei IC50 abhängig von der Substratkonzentration variiert.