Relations entre IC50 et Ki

RELATIONS ENTRE IC50 ET KI
Mesures du degré d’inhibition d’une réaction enzymatique
IC50 :
Concentration de l’inhibiteur causant 50% d’inhibition
- Indice pratique d’efficacité
Ki :
Constante de dissociation du complexe enzyme – inhibiteur
- Indique l’affinité entre l’enzyme et l’inhibiteur (de façon inverse)
Notes :
- IC50 = Ki seulement dans certains cas
- La relation entre IC50 et Ki peut varier selon les conditions expérimentales et le
mécanisme d’inhibition.
Dans les pages qui suivent, les relations entre IC50 et Ki sont décrites pour différents types
d’inhibition. Le cas simple d’une réaction comportant un seul substrat est considéré. De plus,
nous supposerons que :
1. La réaction en absence d’inhibiteur se comporte selon le modèle de Michaelis-Menten :
S >> E, Ks = Km
2. La liaison entre l’inhibiteur et l’enzyme est rapide et réversible. L’inhibiteur est efficace
à concentrations supérieures à celle de l’enzyme : I > E (la concentration totale
d’inhibiteur est semblable à celle de l’inhibiteur libre).
Références :
Cheng et Prusoff (1973) Biochem. Pharmacol. 22 : 3099-3108
Chou (1974) Molec. Pharmacol. 10 : 235-247
Cha (1975) Biochem. Pharmacol. 24 : 2177-85 (Em 25 1561, 1973)
Inhibition enzymatique
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INHIBITION CLASSIQUE
INHIBITION COMPÉTITIVE SIMPLE
E+S
+
I
Ki
EI
Ks
ES
kcat
E+P
Le substrat et l’enzyme compétitionnent pour un même site. La fraction de l’enzyme inhibée
(IC50) dépend donc de la concentration de substrat.
En absence d’inhibiteur
Vo =
En présence d’inhibiteur compétitif
V max S
Km + S
Vi −
V max S

I
K m 1 +
 Ki

 + S

Lorsque [I] = IC50, Vi = Vo/2
V max S
 IC 
K m 1 + 50  + S
Ki 

D’où IC 50 = K i +
=
1 V max S
2 (K m + S )
Ki
S l’efficacité de l’inhibiteur diminue quand [S] augmente
Km
Donc, le IC50 augmente avec la concentration de substrat. Ki < IC50 < ∞ dans le cas de
l’inhibition compétitive.
Inhibition enzymatique
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INHIBITION INCOMPÉTITIVE
E+S
-
Ks
ES
+I
Ki
ESI
kcat
E+P
L’inhibiteur se lie au complexe enzyme – substrat. Dans ce cas,
V max S
 IC 
K m + 1 + 50  S
Ki 

Km + S +
1 V max S
2 (K m + S )
IC 50
= 2 K m + 2S
Ki
IC 50 = K i +
Ki Km
S
C’est le cas contraire à l’inhibition compétitive. Ici, l’efficacité de l’inhibiteur augmente avec la
concentration en substrat IC50 = Ki à forte concentration en substrat. Ki < IC50 < ∞
Inhibition enzymatique
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INHIBITION NON COMPÉTITIVE
Ks
E+S
+I
Ki
EI
kcat
ES
+I
Ki
ESI
E+P
L’inhibiteur interagit avec l’enzyme libre et le complexe enzyme-substrat.
En utilisant le même raisonnement que dans le cas précédent et l’équation pour l’inhibition non
compétitive, on obtient :
V max S

(K m + S )1 +

1+
IC 50
Ki



=
1 V max S
2 (K m + S )
IC 50
=2
Ki
IC 50 = K i
Le IC50 est indépendant de la concentration en substrat et ne dépend que de la constante de
dissociation.
[S] n’a aucun effet sur l’efficacité.
Inhibition enzymatique
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CONCLUSION
Le graphique indique la variation du rapport IC50/Ki en fonction de la concentration en substrat
pour une réaction dont le Km est de 1 mM. Bien que Ki soit constant, la fraction de l’enzyme
inhibée peut varier considérablement, dépendant de la concentration du substrat et du mécanisme
d’inhibition.
IC50 / Ki dans 3 cas :
1. Inhibition non-compétitive
2. Inhibition compétitive lorsque [S] → 0
3. Inhibition incompétitive lorsque [S] → ∞
Inhibition enzymatique
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