Enzymactiviteit
Molaire concentratie van enzymen kan niet in vivo worden gemeten, en bij medische beeldvorming is de kwantificering van de activiteit van een enzym zinvoller dan de massa van het enzymeiwit. Biochemici hebben de enzymactiviteit traditioneel gedefinieerd als de hoeveelheid enzym die de omzetting van 1 µmol substraat in producten katalyseert in 1 min onder standaardomstandigheden. De overeenkomstige SI-eenheid katal (kat) wordt gedefinieerd als de hoeveelheid activiteit die voldoende is om de omzetting van 1 mol substraat in producten te katalyseren in 1 s onder standaardomstandigheden (Cornish-Bowden, 1995).
In vitro kan de katalysatiesnelheid (snelheid van substraatverbruik of productvorming) worden gekwantificeerd met chromatografische, spectroscopische of fluorescentiemethoden. Optimale probes voor in vivo studies hebben een product dat gevangen zit binnen de plaats van de enzymactiviteit. Een andere mogelijkheid is de concentratie van het enzym te meten met behulp van probes die aan de actieve plaats van het enzym zijn gebonden, maar niet worden gekatalyseerd (omkeerbare of irreversibele remmers), waarbij kwantificeringstechnieken worden gebruikt die vergelijkbaar zijn met de receptorbindingstests. De derde mogelijkheid is het etiketteren van enzymactivatoren/-remmers die een bindingszak hebben los van de actieve site in het enzymmolecuul, bijvoorbeeld glucokinase-activatoren voor het in beeld brengen van het glucokinase-enzym in de pancreas en de lever.
Kwantificering met behulp van PET
In in vivo PET-studies kunnen het oorspronkelijke substraat (radiofarmaceuticum) en het product alleen mathematisch worden gescheiden uit de kinetische radioactiviteitsconcentratiecurven.
Het meest gebruikte PET-radiofarmacon FDG is een probe die voornamelijk de activiteit van het hexokinase-enzym afbeeldt, op basis van de vangst van het product. FDOPA wordt gebruikt om de DOPA decarboxylase activiteit in de hersenen te kwantificeren.Rempel et al. (2017) hebben de PET (en SPECT) radiofarmaca beoordeeld die ontwikkeld zijn voor beeldvorming van hydrolytische enzymactiviteiten.Beeldvorming van aromatase is beoordeeld door Biegon (2016).
PET zou gebruikt kunnen worden om enzymevervangingstherapie te monitoren(Phenix et al., 2010).
Zie ook:
- Enzymremming
- Eerste-orde kinetiek
- MP4A
- deprenyl-D2
Cornish-Bowden A. Fundamentals of Enzyme Kinetics. Herziene editie, 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. Kinetische compartiment modellering van -5-hydroxy-L-tryptofaan voor positron emissie tomografie beoordeling van serotonine synthese in de menselijke hersenen.J Cereb Blood Flow Metab. 2002; 22: 1352-1366. doi: 10.1097/01.WCB.0000040946.89393.9d.
Hicks JW. Discovery and preclinical evaluation of novel enzyme targeting radiotracers for positron emission tomography. Proefschrift. Institute of Medical Science, University of Toronto, 2015.
Holland JP, Cumming P, Vasdev N. PET radiofarmaceuticals for probing enzymen in the brain. Am J Nucl Med Mol Imaging 2013; 3(3): 194-216.PMID: 23638333.
Rempel BP, Price EW, Phenix CP. Moleculaire beeldvorming van hydrolytische enzymen met behulp van PET en SPECT. Mol Imaging 2017; 16: 1536012117717852. doi: 10.1177/1536012117717852.
Tags: Enzymactiviteit
Bijgewerkt op: 2019-03-07
Created at: 2015-08-03
Geschreven door: Vesa Oikonen