המילה "מעכב" נשמעת כמו תקלה או כמו רעל. בפועל, חלק גדול מהתרופות שאתם מכירים הן מעכבים אנזימתיים, ובלי מעכבים שהתא עצמו מייצר מסלולי חילוף החומרים היו פועלים ללא בקרה ומייצרים חומרים בכמויות חסרות פרופורציה.

מה עושה מעכב

מְעַכֵּב (inhibitor) הוא חומר הנקשר לאנזים ומוריד את קצב התגובה שהאנזים מזרז. שימו לב לניסוח: המעכב פועל על האנזים, לא על הסובסטרט. הוא אינו הורס את הסובסטרט ואינו משנה אותו — הוא פוגע ביכולת של האנזים לזרז. לכן כמות הסובסטרט נשארת, אבל קצב הפיכתה לתוצר יורד.

כל מעכב מאופיין בשתי שאלות. הראשונה היא היכן הוא נקשר — באתר הפעיל או באתר אחר על פני האנזים; בשאלה זו עוסק הסעיף הבא. השנייה היא איזה סוג קשר הוא יוצר, וממנה נגזר האם ההשפעה חולפת או קבועה.

עיכוב הפיך ועיכוב בלתי הפיך

בעִכּוּב הָפִיךְ (reversible inhibition) המעכב נקשר לאנזים בקשרים חלשים — קשרי מימן, קשרים יוניים וכוחות ואן דר ואלס. קשרים אלה נוצרים ונפרקים כל הזמן, ולכן בכל רגע נתון רק חלק ממולקולות האנזים קשור למעכב. מכאן שרשרת הסיבתיות: ירידה בריכוז המעכב (בעקבות פירוקו, הפרשתו או דילול) ← פחות מפגשים בינו לבין האנזים ← פחות מולקולות אנזים קשורות ← עלייה חוזרת בקצב. האנזים עצמו יוצא מן התהליך ללא שינוי.

בעִכּוּב בִּלְתִּי הָפִיךְ (irreversible inhibition) נוצר בין המעכב לאנזים קֶשֶׁר קוֹוָלֶנְטִי (covalent bond) חזק, בדרך כלל אל שייר חומצה אמינית מסוימת. אותה מולקולת אנזים מושבתת לצמיתות. הפעילות חוזרת רק בדרך אחת: ייצור מולקולות אנזים חדשות בתא, תהליך שאורך שעות עד ימים. ההבדל אינו בעוצמת העיכוב אלא במשך שלו.

עיכוב משוב: בקרה עצמית של המסלול

מסלול חילוף חומרים הוא שרשרת תגובות, וכל שלב בה מזורז על ידי אנזים אחר: חומר מוצא ← תוצר ביניים א' ← תוצר ביניים ב' ← תוצר סופי. בעִכּוּב מִשּׁוֹב (feedback inhibition) התוצר הסופי של המסלול משמש בעצמו מעכב הפיך של האנזים הראשון בשרשרת. הוא נקשר לא לאתר הפעיל אלא לאֲתָר אַלּוֹסְטֵרִי (allosteric site) — אתר קשירה נפרד על פני האנזים — והקשירה משנה את המבנה המרחבי של החלבון, ובעקבותיו את צורת האתר הפעיל.

התוצאה היא לולאה שמאזנת את עצמה, ללא שום "החלטה": עלייה בריכוז התוצר הסופי ← יותר ממולקולותיו נקשרות לאנזים הראשון ← ירידה בקצב המסלול כולו ← האטה בייצור התוצר. כשהתוצר נצרך בתא וריכוזו יורד, פחות מולקולות נקשרות לאנזים הראשון, והמסלול שב ומאיץ. מכיוון שהעיכוב חל על השלב הראשון, לא נוצרים גם תוצרי הביניים, וחומרי הגלם והאנרגיה אינם מנותבים למסלול שתוצרו כבר נמצא בעודף.

מעכבים מגיעים אפוא משני כיוונים: מבפנים — תוצרי חילוף חומרים המווסתים מסלולים; ומבחוץ — תרופות, רעלים, חומרי הדברה ומתכות כבדות.

מה תפקיד המיטוכונדריון בתא?