REKABETÇI? OLMAYAN ENZI?M I?NHI?BI?TÖRLERI? I?ÇI?N MATEMATI?KSEL MODEL ANALI?ZI?

Abstract

Enzimler, canlı organizmalarda bulunan ve hücresel metabolizmada biyokimyasal reaksiyonları hızlandıran doğal olarak oluşan biyolojik katalizörlerdir. Hücreler, metabolitlerin fizyolojik seviyelerini korumak için çeşitli düzenleyici mekanizmalar kullanırlar. Bu mekanizmalar arasında enzimatik inhibisyon, özellikle rekabetçi olmayan inhibisyon olmak üzere hücresel metabolizmada önemli bir rol oynar ve enzimatik aktivitenin etkili bir şekilde düzenlemesine yardımcı olur. Matematiksel modelleme, biyokimyasal enzim inhibitörlerinin hedef moleküllerine nasıl bağlandığını anlamaya ve analiz etmeye yardımcı olduğu için sistem biyolojisi alanında çok önemlidir. Bu tür dinamik matematiksel modeller değerli öngörüler sağlar ve doğru sonuçlar üretir. Bununla birlikte, enzimatik rekabetçi olmayan inhibisyonlar matematiksel olarak karmaşık bir kimyasal reaksiyon sistemine sahiptirler. Bu modelleri daha yönetilebilir hale getirmek ve ilgili parametrelerin sayısını azaltmak için belirli teknikler gereklidir. Bu çalışmada, rekabetçi olmayan bir inhibisyon reaksiyonu için dinamik bir model geliştirildi ve modelin dinamik davranışını analiz etmek ve reaksiyon mekanizmasını anlamak için yarı kararlı durum yaklaşımı adı verilen bir model indirgeme tekniği kullanıldı. Bu çalışma sonucunda, indirgenmiş denklem sistemi, yarışmasız inhibitörlerde ürün oluşumu üzerindeki substrat ve inhibitör etkisini analiz etmeyi kolaylaştırmaktadır.

Enzymes are naturally occurring biological catalysts found in living organisms that accelerate biochemical reactions in cellular metabolism. Cells employ various regulatory mechanisms to maintain physiological levels of metabolites. Enzymatic inhibition, notably non-competitive inhibition, is a significant mechanism in cellular metabolism, playing an important role in the regulation of enzymatic activity. Mathematical modeling is crucial in the field of systems biology as it helps to understand and analyze how biochemical enzyme inhibitors bind to their target molecules. These kinds of dynamic mathematical models provide valuable insights and produce accurate results. However, enzymatic non-competitive inhibitions have a mathematically complex chemical reaction system. Certain techniques are required to make these models more manageable and reduce the number of relevant parameters. In this study, a dynamic model for a non-competitive inhibition reaction is developed and, a model reduction technique, called quasi steady-state approximation, to analyze the dynamic behavior of the model and to understand the reaction mechanism is employed. As a result of this study, the reduced system of equations makes it easier to analyze the substrate and inhibitor effect on product formation in non-competitive inhibitors.