thumb|right|400px|Mesto vezivanja enzima za koje se normalno vezuje supstrat može alternativno da veže kompetitivni inhibitor, čime se sprečava pristup supstrata. Dihidrofolatnu reduktazu inhibira metotreksat, koji sprečava vezivanje njenog supstrata, folne kiseline. Mesto vezivanja je obojeno plavo, inhibitor zeleno, a supstrat crno. ()
Inhibitor enzima je molekul koji se vezuje za enzim i umanjuje njegovu aktivnost. Pošto blokiranje enzimske aktivnosti može da uzrokuje uginuće patogena ili da koriguje metaboličku neuravnoteženost, stoga su mnogi lekovi inhibitori enzima. Inhibitori enzima se takođe koriste kao pesticidi. Nisu svi molekuli koji se vezuju za enzime inhibitori; aktivatori enzima se vezuju za enzime i povećavaju njihovu aktivnost, dok se enzimski supstrati vezuju i bivaju konvertovani do produkata u normalnom katalitičkom ciklusu enzima.
Vezivanje inhibitora može da spreči pristup supstrata enzimskom aktivnom mestu i/ili omete enzim pri katalizi biohemijske reakcije. Vezivanje inhibitora može da bude reverzibilno ili ireverzibilno. Ireverzibilni inhibitori obično reaguju sa enzimom i hemijski ga menjaju (npr. formiranjem kovalentne veze), te modifikuju ključne aminokiselinske ostatke neophodne za enzimatsku aktivnost. Nasuprot ovome, reverzibilni inhibitori se vezuju nekovalentno, te se različiti tipovi inhibicije javljaju zavisno od toga da li se inhibitori vezuju za enzim, za enzimsko-supstratni kompleks, ili za oboje.
Mnogi molekuli lekova su inhibitori enzima, tako da je njihovo otkrivanje i poboljšanje aktivna oblast istraživanja u biohemiji i farmakologiji. Medicinski enzimski inhibitori se često vrednuju po svojoj specifičnosti (svom odsustvu vezivanja za druge proteine) i svojoj potentnosti (svojoj konstanti disocijacije, koja je indikator koncentracije neophodne za inhibiciju enzima). Visoka specifičnost i potentnost su preduslovi da lek ispoljava mali broj nuspojava i stoga nisku toksičnost.
Enzimski inhibitori se isto tako javljaju u prirodi i učestvuju u regulaciji metabolizma. Na primer, enzimi u metaboličkom putu mogu da budu inhibirani produktima daljih koraka puta. Ovaj tip povratne sprege usporava ćelijsku proizvodnu liniju kad produkti počnu da se nakupljaju, i to je jedan od važnih načina održavanja homeostaze u ćelijama. Drugi ćelijski enzimski inhibitori su proteini, koji se specifično vezuju za i inhibiraju enzimsku metu. To može da pomogne u kontroli enzima, koji bi inače mogli da oštete ćeliju, kao što su proteaze ili nukleaze. Jedna detaljno okarakterisana klasa inhibitornih molekula su ribonukleazni inhibitori, koji se vezuju za ribonukleaze formirajući jednu od najčvršćih poznatih protein—protein interakcija. Prirodni enzimski inhibitori takođe mogu da budu otrovi i da se koriste kao vid odbrane od predatora, ili kao način ubijanja plena.
Reverzibilni inhibitori Tipovi reverzibilnih inhibitora Reverzibilni inhibitori se vezuju za enzime putem nekovalentnih interakcija kao što su vodonične veze, hidrofobne interakcije i jonske veze. Višestruke slabe veze između inhibitora i aktivnog mesta se kombinuju i proizvode jako i specifično vezivanje. Za razliku od supstrata i ireverzibilnih inhibitora, reverzibilni inhibitori generalno ne podležu hemijskim reakcijama pri vezivanju za enzim i mogu lako da se uklone razblaživanjem ili dijalizom.
Postoje četiri vrste reverzibilnih enzimskih inhibitora. Klasifikuju se na osnovu uticaja promenljive koncentracije enzimskog supstrata na inhibitor.
thumb|400px|Tipovi inhibicije; ovu klasifikaciju je uveo američki biohemičar Vilijam Volas Kleland (1930—2013) U konkurentnoj inhibiciji, supstrat i inhibitor ne mogu istovremeno da se vežu za enzim, kao što je to prikazano na slici desno. To je obično posledica toga da inhibitor ima afinitet za aktivno mesto enzima za koje se takođe vezuje supstrat; supstrat i inhibitor se nadmeću za pristup aktivnom mestu enzima. Ovaj tip inhibicije se može prevazići primenom dovoljno visokih koncentracija supstrata (-{V}--{max}- ostaje konstantno), od. putem nadmašivanja koncentracije inhibitora. Međutim, dolazi do povećanja pojavne vrednosti -{K}--{m}-, jer je potrebna veća koncentracija supstrata da bi se dosegla tačka -{K}--{m}-, ili polovina vrednosti -{V}--{max}-. Konkurentni inhibitori su obično strukturno slični realnom supstratu (vidi primere ispod). U nekonkurentnoj inhibiciji, inhibitor se jedino vezuje za supstratno-enzimski kompleks. Ovaj tip inhibicije uzrokuje sniženje vrednosti -{V}--{max}- (maksimalna brzina se smanjuje usled uklanjanja aktiviranog kompleksa) i vrednosti -{K}--{m}- (usled povećane efikasnosti vezivanja koja proizilazi iz Le Šateljeovog principa i efektivne eliminacije -{ES}- kompleksa čime se umanjuje -{K}--{m}-, što je indikator povećanog afiniteta vezivanja). U beskonkurentnoj inhibiciji, vezivanjem inhibitora za enzim redukuje se njegova aktivnost, mada to nema uticaja na vezivanje supstrata. Rezultat ovoga je da stepen inhibicije jedino zavisi od koncentracije inhibitora. Vrednost -{V}--{max}- se smanjuje, jer se reakcija odvija manje efikasno, dok se vrednost -{K}--{m}- ne menja, pošto se samo vezivanje supstrata — po definiciji — i dalje normalno odvija. U mešovitoj inhibiciji, inhibitor se može vezati za enzim istovremeno sa supstratom enzima. Međutim, ovakvo vezivanje inhibitora utiče na vezivanje supstrata, i obrnuto. Ova vrsta inhibicije se može umanjiti, ali ne i prevazići povećanjem koncentracije supstrata. Mada postoji mogućnost da se inhibitori mešovitog tipa vežu na aktivnom mestu, ovaj tip inhibicije generalno proizilazi iz alosternog dejstva, pri čemu se inhibitor vezuje na različitom mestu na enzimu. Vezivanje inhibitora za alosterno mesto menja konformaciju (tj. tercijarnu strukturu ili trodimenzionalni oblik) enzima, tako da je afinitet supstrata za aktivno mesto umanjen.
Kvantitativni opis reverzibilne inhibicije Reverzibilna inhibicija se može kvantitativno opisati u pogledu vezivanja inhibitora za enzim i za enzimsko-supstratni kompleks, kao i njegovog uticaja na kinetičke konstante enzima. U klasičnoj Mihaelis—Menteninoj šemi ispod, enzim (-{E}-) vezuje se za svoj supstrat (-{S}-) i formira enzimsko-supstratni kompleks -{ES}-. Nakon katalize, ovaj kompleks se razlaže i oslobađaju se produkt -{P}- i slobodni enzim. Inhibitor (-{I}-) može se vezati ili za -{E}- ili za -{ES}- sa konstantama disocijacije -{K}--{i}- ili -{K}--{i}-′, redom. Konkurentni inhibitori se mogu vezati za -{E}-, ali ne i za -{ES}-. Konkurentna inhibicija povećava -{K}--{m}- (tj. inhibitor ometa vezivanje supstrata), ali nema uticaja na -{V}--{max}- (inhibitor ne sputava katalizu u -{ES}- fazi, jer se ne vezuje za -{ES}-). Nekonkurentni inhibitori se vezuju za -{ES}-. Nekonkurentna inhibicija smanjuje i -{K}--{m}-′ i -{V}--{max}-. Inhibitor utiče na vezivanje supstrata povećavajući afinitet enzima za supstratom (smanjuje -{K}--{m}-), a takođe i ometa katalizu (smanjuje -{V}--{max}-). Beskonkurentni inhibitori imaju identične afinitete za -{E}- i -{ES}- (-{K}--{i}- = -{K}--{i}-′). Beskonkurentna inhibicija ne menja -{K}--{m}- (tj. ne utiče na vezivanje supstrata) nego smanjuje -{V}--{max}- (tj. vezivanje inhibitora ometa katalizu). Mešoviti tip inhibitora se vezuje i za -{E}- i za -{ES}-, ali su njihovi afiniteti za ove dve forme enzima različiti (-{K}--{i}- ≠ -{K}--{i}-′). Tako inhibitori mešovitog tipa ometaju vezivanje supstrata (povećavaju -{K}--{m}-) i sputavaju katalizu u -{ES}- kompleksu (umanjuju -{V}--{max}-).thumb|right|300px|Kinetička šema reverzibilnih enzimskih inhibitora Kada enzim ima višestruke supstrate, inhibitori mogu da ispolje različite tipove inhibicije u zavisnosti od toga koji se supstrat posmatra. Do ovoga dolazi zato što aktivno mesto sadrži dva različita mesta vezivanja, po jedno za svaki supstrat. Na primer, inhibitor se može nadmetati sa supstratom -{A}- za prvo mesto vezivanja, a biti beskonkurentni inhibitor supstrata -{B}- u drugom mestu vezivanja.
Merenje konstanti disocijacije reverzibilnog inhibitora Kao što je napomenuto iznad, enzimski inhibitor se opisuje putem svojih dveju konstanti disocijacije: -{K}--{i}- i -{K}--{i}-′, za enzim i enzimsko-supstratni kompleksa, redom. Enzimsko-inhibitorska konstanta -{K}--{i}- se može direktno meriti različitim metodima. Jedan od izuzetno preciznih metoda je izotermalna titraciona kalorimetrija, u kojoj se inhibitor titrira u rastvor enzima; potom se meri oslobođena ili apsorbovana toplota. Međutim, drugu konstantu disocijacije -{K}--{i}-′ je teško direktno meriti, pošto je enzimsko-supstratni kompleks kratkotrajan i podleže hemijskoj reakciji kojom se formira produkt. Stoga se -{K}--{i}-′ obično indirektno meri, i to putem posmatranja enzimske aktivnosti pri različitim koncentracijama supstrata i inhibitora, te postavljanjem podataka u modifikovanu Mihaelis—Menteninu jednačinu.
gde su modifikujući faktori α i α′ definisani putem koncentracije inhibitora i njegovih dveju konstanti disocijacije:
thumb|right|250px|Primer Lajnviver—Berkovog dijagrama Stoga, u prisustvu inhibitora, enzimske efektivne vrednosti -{K}--{m}- i -{V}--{max}- postaju (α/α′)-{K}--{m}- i (1/α′)-{V}-max, redom. Treba imati u vidu da modifikovana Mihaelis—Mentenina jednačina podrazumeva da je ostvarena ravnoteža vezivanja inhibitora za enzim, što može da bude veoma spor proces za inhibitore sa podnanomolarnim konstantama disocijacije. U tim slučajevima, obično je praktičnije da se tretira čvrsto vezujući inhibitor kao ireverzibilni inhibitor (vidi ispod); mada, još uvek može da postoji opcija kinetičkog procenjivanja -{K}--{i}-′, ako se nezavisno izmeri -{K}--{i}-.
Uticaji različitih tipova reverzibilnih inhibitora enzima na enzimatsku aktivnost se mogu prikazati koristeći grafičke reprezentacije Mihaelis—Mentenine jednačine, kao što su Lajnviver—Berkov i Edi—Hofstijev dijagram. Na primer, na Lajnviver—Berkovom dijagramu prikazanom desno, linije konkurentne inhibicije seku se na -{y}--osi, što ilustruje da takvi inhibitori nemaju uticaja na -{V}--{max}-. Analogno, linije beskonkurentne inhibicije seku se na -{x}--osi, što pokazuje da ovi inhibitori ne utiču na -{K}--{m}-. Međutim, često je teško precizno proceniti -{K}--{i}- i -{K}--{i}-′ sa dijagrama, pa se preporučuje korišćenje pouzdanijih metoda nelinearne regresije za procenu konstanti (opisano iznad).
Reverzibilni inhibitori Tradicionalno se reverzibilni inhibitori enzima klasifikuju kao konkurentni, nekonkurentni ili beskonkurentni, na osnovu njihovog uticaja na parametre -{K}--{m}- i -{V}--{max}-. Ti različiti uticaji direktno proizilaze iz načina vezivanja inhibitora za enzim -{E}-, enzimsko-supstratni kompleks -{ES}-, ili oba. Podela u ove klase proističe iz problema sa određivanjem parametara i stvara potrebu za korišćenjem različitih konstanti vezivanja za opisivanje čina vezivanja. Vezivanje inhibitora i njegov uticaj na enzimatsku aktivnost su dve potpuno različite svari, što je još jedan problem koji tradicionalne jednačine ne odražavaju. Kod nekonkurentne inhibicije vezivanje inhibitora sledstveno jednačinama jedino dovodi do potpune (100%) inhibicije enzima, i jednačine ne ostavljaju mogućnost postojanja bilo čega između tih krajnosti. Zajednički oblik inhibitornog člana takođe zamagljuje odnos između vezivanja inhibitora za enzim i njegovog odnosa sa drugim članovima vezivanja, bilo da je to Mihaelis—Mentenina jednačina ili dozno-responsna kriva asocirana sa vezivanjem liganda za receptor. Da bi se demonstrirao odnos, može se stvoriti sledeće preraspoređivanje:
Dodajući nulu na dno ([-{I}-]−[-{I}-]):
... i deleći sa [-{I}-]+-{K}--{i}- dobija se:
Ova jednačina demonstrira da je slično Mihaelis—Menteninoj jednačini, gde brzina reakcije zavisi od procenta enzimske populacije koja međudeluje sa supstratom:
razlomak enzimske populacije vezane supstratom
razlomak enzimske populacije vezane inhibitorom