Attività enzimatica
La concentrazione molecolare degli enzimi non può essere misurata in vivo, e nell’imaging medico la quantificazione dell’attività di un enzima è più utile della massa della proteina enzimatica. I biochimici hanno tradizionalmente definito l’attività enzimatica come la quantità di enzima che catalizza la trasformazione di 1 µmol di substrato in prodotti in 1 min in condizioni standard. La corrispondente unità SI katal (kat) è definita come la quantità di attività sufficiente a catalizzare la trasformazione di 1 mol di substrato in prodotti in 1 s in condizioni standard (Cornish-Bowden, 1995).
In vitro il tasso di catalisi (tasso di consumo del substrato o formazione del prodotto) può essere quantificato con metodi cromatografici, spettroscopici o di fluorescenza. Le sonde ottimali per gli studi in vivo hanno un prodotto che è intrappolato all’interno del sito di attività dell’enzima. In alternativa, la concentrazione dell’enzima può essere misurata utilizzando sonde che sono legate al sito attivo dell’enzima ma non vengono catalizzate (inibitori reversibili o irreversibili), utilizzando tecniche di quantificazione simili ai saggi di legame al recettore. La terza opzione è quella di etichettare gli attivatori/inibitori enzimatici che hanno una tasca di legame separata dal sito attivo nella molecola dell’enzima, per esempio gli attivatori della glucochinasi per l’imaging dell’enzima glucochinasi nel pancreas e nel fegato.
Quantificazione tramite PET
Negli studi PET in vivo il substrato originale (radiofarmaco) e il prodotto possono essere separati solo matematicamente dalle curve di concentrazione della radioattività cinetica.
Il radiofarmaco PET più comunemente usato FDG è una sonda che rappresenta principalmente l’attività dell’enzima esochinasi, basata sull’intrappolamento del prodotto. FDOPA è usato per quantificare l’attività della DOPA decarbossilasi nel cervello.Rempel et al (2017) hanno esaminato i radiofarmaci PET (e SPECT) sviluppati per l’imaging delle attività enzimatiche idrolitiche.L’imaging dell’aromatasi è stato esaminato da Biegon (2016).
PET potrebbe essere usato per monitorare la terapia enzimatica sostitutiva(Phenix et al, 2010).
Vedi anche:
- Inibizione dell’enzima
- Cinetiche di primo ordine
- MP4A
- deprenyl-D2
Cornish-Bowden A. Fundamentals of Enzyme Kinetics. Revised edition,Portland Press, 1995.
Cumming P, Vasdev N. The assay of enzyme activity by positron emission tomography. Neuromethods 2012; 71: 111-135.doi: 10.1007/7657_2012_53.
Hagberg GE, Torstenson R, Marteinsdottir I, Fredrikson M, Långström B, Blomqvist G. modellazione compartimentale cinetica di -5-idrossi-L-triptofano per la valutazione tomografia a emissione di positroni della sintesi di serotonina nel cervello umano.J Cereb Blood Flow Metab. 2002; 22: 1352-1366. doi: 10.1097/01.WCB.0000040946.89393.9d.
Hicks JW. Scoperta e valutazione preclinica di nuovi radiotraccianti che mirano agli enzimi per la tomografia a emissione di positroni. Tesi. Institute of Medical Science, University of Toronto, 2015.
Holland JP, Cumming P, Vasdev N. PET radiopharmaceuticals for probing enzymes in the brain. Am J Nucl Med Mol Imaging 2013; 3(3): 194-216.PMID: 23638333.
Rempel BP, Price EW, Phenix CP. Imaging molecolare di enzimi idrolitici utilizzando PET e SPECT. Mol Imaging 2017; 16: 1536012117717852. doi: 10.1177/1536012117717852.
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Aggiornato al: 2019-03-07
Creato a: 2015-08-03
Scritto da: Vesa Oikonen