酵素阻害とは、酵素タンパク質の変性を引き起こすことなく、酵素活性を低下させる、または消失させる作用を指す。酵素阻害は主として、酵素の必須基の化学的性質の変化に起因する。酵素阻害を引き起こす化合物は阻害剤（inhibitor）と呼ばれる。なお、酵素阻害は酵素失活（inactivation）とは異なり、阻害剤も変性剤（denaturant）とは異なる点に留意する必要がある。酵素阻害には可逆的阻害と不可逆的阻害が含まれる。

可逆的阻害

可逆的阻害とは、阻害剤が酵素タンパク質に非共有結合的に結合することにより、酵素活性が一時的に失われる現象を指す。可逆的阻害剤は透析などの物理的方法により除去可能であり、酵素活性を部分的または完全に回復させることができる。可逆的阻害には、競合阻害、反競合阻害、非競合阻害、および混合阻害が含まれる。

• 競合阻害

競合阻害剤は基質と類似した化学構造を有するため、基質と競合して酵素の活性部位に結合し得る。競合阻害剤が酵素の活性中心に結合すると、基質が反応中心から排除され、酵素反応が阻害される。競合阻害は通常、基質濃度を増加させる、すなわち基質の競合性を高めることで解消できる。

図1．競合阻害の模式図。

• 非競合阻害

酵素は基質および非競合阻害剤の双方に結合し得る。すなわち、基質と非競合阻害剤の間に競合関係はない。酵素が非競合阻害剤に結合した後でも基質に結合でき、また酵素が基質に結合した後でも非競合阻害剤に結合できる。しかしこの場合、酵素反応の中間体が生成物へとさらに分解されないため、酵素活性は低下する。

図2．非競合阻害の模式図。

競合阻害は、十分に高い基質濃度により阻害剤を競合的に上回ることで克服できる。しかし、Km点（Vmaxの1/2）に到達するためにより高い基質濃度を要するため、見かけのKmは増加する。非競合阻害では、反応が効率的に進行できないことによりVmaxは低下する一方、定義上、基質の実際の結合自体は正常に機能し得るため、Kmは変化しない。

図3．阻害剤なし、競合阻害剤存在下、および非競合阻害剤存在下における、基質濃度と反応速度の関係を示す酵素反応のミカエリス–メンテン飽和曲線。

• 反競合阻害

反競合阻害では、阻害剤は基質‐酵素複合体にのみ結合する。このタイプの阻害ではVmaxが低下し、Kmも低下する。

図4．反競合阻害の模式図。

• 混合阻害

混合阻害では、阻害剤は酵素の基質と同時に酵素へ結合し得る。ただし、阻害剤の結合は基質の結合に影響を与え、またその逆も成り立つ。このタイプの阻害は、基質濃度を増加させることで低減はできるが、完全に克服することはできない。

図5．混合阻害の模式図。

不可逆的阻害

不可逆的阻害とは、阻害剤が酵素の活性中心の官能基に共有結合し、これにより酵素活性を阻害することを意味する。不可逆的阻害剤は透析などの物理的方法では除去できず、酵素活性を回復させることはできない。

不可逆的阻害剤には、ナイトロジェンマスタード、アルデヒド、ハロアルカン、アルケン、マイケル受容体、フェニルスルホナート、またはフルオロホスホネートなどの反応性官能基を含むものが多い。これらの求電子性基はアミノ酸側鎖と反応して共有結合性付加体を形成する。不可逆的阻害は不可逆的な酵素失活とは異なる。不可逆的阻害剤は一般に特定の酵素クラスに対して特異的であり、すべてのタンパク質を失活させるわけではない。タンパク質構造を破壊することによって作用するのではなく、標的の活性部位を特異的に改変することで作用する。不可逆的阻害剤は時間依存的な阻害を示すため、その効力はIC50値では特性評価できない。これは、不可逆的阻害剤の一定濃度における活性酵素量が、阻害剤を酵素と事前インキュベーションする時間に依存して異なるためである。

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