biochimie. Cours, techniques et applications en biotechnologies

Inhibiteurs des Enzymes, مثبطات الأنزيم. Cas de l'alpha glucosidase

Les inhibiteurs réversibles des enzymes (مثبطات الأنزيم) peuvent être compétitifs, non cométitifs, incompétitis et mixtes. Ici, il s'agit d'un inhibiteur de l'alpha glucosidase, l'acide ursolique (triterpène pentacyclique se trouvant dans l'écorce, la peau ou les feuilles de nombreux végétaux tels que les pommes, l'origan, le sureau, l'olivier, les canneberges et le romarin) .


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Enzymes, inhibiteurs

أنزيمات،  مثبطات

Enzymes, Inhibitors

Inhibiteurs de L'enzyme alpha glucosidase et contrôle du diabète

Afin de chercher des inhibiteurs de l'alpha-glucosidase susceptibles de constituer des médicaments pour le traitement du diabète, l'effet de l'acide ursolique (structure dans la figure ci-dessous) a été testé pour évaluer son effet inhibiteur sur la libération du glucose suite à l'action de l'enzyme sur le maltose comme substrat.

maltose, acide ursolique

Les vitesses de de l'alpha-glucosidase exprimées en µM de glucose libéré par seconde, ont été déterminées pour différentes concentration de maltose (mM) en absence et en présence de l'acide ursolique de concentrations 5 nM et 10 nM. Le graphique ci-dessous résume l'effet de l'acide ursulique.

alpha glucosidase

Données :
- A (0,25 µM-1. s) et B (0,5 µM-1. s) représentent les points d'intersection des courbes avec l'axe des ordonnées obtenus pour la courbes sans et avec acide ursolique (5 nM), respectivement.
- C (-0,2 mM-1) et D (-0,40 mM-1) correspondent aux points d'intersection des courbes avec l'axe des abscisses pour les courbes sans et avec acide ursolique (5 nM), respectivement.

1. Déterminer le type d'inhibition de l'alpha-glucosidase exercée par l'acide ursolique vis-à-vis du maltose.
2. Calculer les constantes cinétiques de l'alpha-glucosidase dont Vmax (en absence d'inhibiteur), Vmax' (en présence d'inhibiteur), Km (en absence d'inhibiteur) et et Km' (en présence d'inhibiteur). Discuter l'effet de l'inhibiteur sur l'activité enzymatique de l'alpha-glucosidase et les liaisons entre l'enzyme (E), le substrat (S) et l'inhibiteur (I).
3. Calculer la(s) constante(s) d'inhibition pour l'acide ursolique (Ki, Ki').


 


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Réponses

1/ l'acide ursolique exerce une une inhibition incompétitive vis-à-vis du maltose.

2/ Les paramètres cinétiques de l'alpha-glucosidase sont calculés à partir de la représentation de Linweaver-Burk (1/v = 1/'S) en partant des points A, B, C et D).

  Alpha-maltose Acide ursolique
Km 5 mM -
Km' pour (I) = 5 nM - 2,5 mM
Vmax 4 µM/s -
Vmax' - 2µM/s
Ki' - 5 nM

Inhibiteurs. Types

L'inhibiteur incompétitif fait augmenter l'affinité de l'alpha glucosidase pour son substrat. La constante Km est divisée par le rapport [1 + (I)/Ki']. La constante d'inhibition pour l'acide ursolique (Ki') est calculée à partir de l'équation:

Km' = Km/[1 + (I)/Ki'], soit 2,5 = 5/[1 + (5)/Ki'], donc Ki = 5 nM


Example of scientific research studies on ursolic acid:

The a-glucosidase and maltase inhibitory effects of Punica granatum L. flowers (PGF) were investigated. The methanol extract (PGFMe), n-hexane extract (PGFH), chloroform extract (PGFC) and the remaining water fraction (PGFW) were assayed for their a-glucosidase and maltase inhibitory effects. PGFW showed potent a-glucosidase inhibition with IC50 of 0.8 µg/mL followed by PGFMe (IC50 of 4.0 µg/mL) then PGFC (IC50 of 5.21 µg/mL) in comparison to acarbose (0.9 µM). Due to its selectivity towards a-glucosidase, PGFC was subjected to bioactivity-guided isolation of its main active constituents. Five known compounds (1-5) were identified as ß-sitosterol (1), oleanolic acid (2), ursolic acid (3), p-coumaric acid (4) and apigenin (5). Ursolic and oleanolic acids showed potent a-glucosidase inhibition (IC50 of 39.0 and 35.0 µM, respectively), while they did not show significant maltase inhibition. Kinetic study using the double Lineweaver-Burk plot revealed that ursolic acid uncompetitively inhibited a-glucosidase in comparison with acarbose as a competitive inhibitor.

Triterpenes as uncompetitive inhibitors of a-glucosidase from flowers of Punica granatum L.
Salah El Dine R1, Ma Q, Kandil ZA, El-Halawany AM, Nat Prod Res. 2014;28(23):2191-4


Acarbose et analogues structuraux, puissants inhibiteurs de l'alpha glucosidase intestinale

L'acarbose, isolé dans les années 70 d'une souche d'Actinoplanes, est un pseudotétrasaccharide composé d'une unité aminocyclitol insaturée liée à un aminodidésoxyglucose, lui-même lié à un résidu maltose. L'acarbose est un puissant inhibiteur de l'alpha glucosidase intestinale. Parmi la liste des inhibiteurs de l'alpha glucosidase, choisir celui qui donne l'inhibition la plus puissante. Justifier votre choix. Les tests ont été faits sur la saccharase (sucrase en anglais, invertase) qui est une alpha glucosidase, en a-D-glucose et ß-D-fructose.

Acarbose

Ki = 0,26 µM sur saccharase du porc.

Médicament de traitement du diabète type II: Glucor, Glucobay

'Acarbose decreases the rise in postprandial blood glucose levels'

Acarbose, inhibiteur de a glucosidase

Valienamine

Ki = 50 µM sur saccharase du porc.

Valienamine

Valiolamine

Ki = 0,03 µM sur saccharase du porc.

Valiolamine

Voglibose

Ki = 0,002 µM sur saccharase du porc.

Médicament de traitement du diabète type II: Basen

Voglibose

Réponses

Le voglibose ayant le Ki le plus faible est censé donner l'inhibition la plus puissante de l'alpha glucosidase. Il est suivi par la valiolamine.

N.B: Les alpha glucosidases (EC 3.2.1.20) catalysent l'hydrolyse de la liaison glucosidique alpha (1-4) des arylglucosides, les disaccharides et les oligosaccharides à partir de l'extrémité non réductrice. Elles sont généralement appelées maltases ou saccharases.

Acarbose has little affinity for isomaltase and no affinity for the ß-glucosidases, such as lactase



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