酵素反応速度論シミュレーター
このシミュレーションの式
| v | 反応速度 | 1 秒あたりにできる生成物 (µM/s)。[S] が低いと急に上がり、Vmax で平らになる | |
|---|---|---|---|
| [S] | 基質濃度 (使われるにつれて下がる) | 基質濃度 [S]₀ から始まる | |
| Km | ミカエリス定数 Km (mM) | 速度が Vmax の半分になる [S]。Km が低いほど、基質が少なくても酵素がつかまえる | |
| Vmax | 最大速度 | すべての酵素がふさがったときに達する |
現在の値を入れると：
| kcat | 代謝回転数 kcat (1 秒あたり) | 飽和時に 1 つの酵素が 1 秒に変える基質分子の数: 多くの酵素で約 100、カタラーゼで 10⁶ | |
|---|---|---|---|
| [E]₀ | 酵素濃度 [E]₀ (µM) | 酵素を 2 倍にすると Vmax は 2 倍、Km は変わらない |
現在の値を入れると：
| [I] | 阻害剤濃度 [I] (mM) | ||
|---|---|---|---|
| Ki | 阻害定数 Ki (mM) | 遊離酵素を半分にする阻害剤濃度。低いほど阻害剤は強い | |
| Km′, Vmax′ | 阻害剤があるときの見かけの定数 | 競合阻害剤は基質を増やせば追い出せるので Vmax は変わらない。非競合阻害剤はそうはいかない |
現在の値を入れると：
| 1 ÷ v | ラインウィーバー・バークプロット | 直線になる: y 軸と 1 ÷ Vmax で、x 軸と −1 ÷ Km で交わるので、阻害剤は直線の回転 (競合)、上への移動 (非競合)、平行移動 (不競合) として表れる |
|---|
現在の値を入れると：
| フィットした Km と Vmax | 測定シリーズから | 8 つの基質濃度での初速度。それぞれに数 % の測定ノイズを加え、最小二乗法でフィット |
|---|
現在の値を入れると：
酵素反応速度論シミュレーターの使い方
- 基質濃度、Km、kcat、酵素濃度を設定します。箱の中では青い酵素が緑の基質分子をつかまえ、活性部位に保持し、黄色の生成物として放します。表示とグラフは、基質が使われるにつれて速度が下がっていく様子を示します。
- 測定シリーズを行うを押すと、8 つの基質濃度で初速度を測り (少し測定ノイズが入ります)、ミカエリス・メンテンの曲線をフィットします。フィットした Km と Vmax が絵の下に表示されます。グラフをラインウィーバー・バークに切り替えると、同じデータが直線で見られます。
- 阻害剤を加えて、もう一度測定します。競合阻害剤は Km を上げて Vmax は変えず、非競合阻害剤は Vmax を下げて Km は変えず、不競合阻害剤は両方を下げます。灰色の曲線は阻害剤なしの酵素です。用量反応シリーズから半数阻害濃度を求めるには IC50の計算を使ってください。
よくある質問
Km と Vmax の意味は？
Vmax は、すべての酵素分子がふさがっているときの最大の速さで、Vmax = kcat × [E] です。Km (ミカエリス定数) は Vmax の半分の速度になる基質濃度です。Km が低いほど、基質が少なくても酵素がよく働きます。Vmax は加えた酵素の量で変わりますが、Km は変わりません。
なぜ速度は頭打ちになる？
基質が少ないうちはほとんどの酵素が空いているので、基質を 2 倍にすると速度もほぼ 2 倍になります。基質が多いと、ほぼすべての酵素がすでに基質分子をつかんでいるので、増やしても速くなりません。酵素が飽和し、速度は Vmax に近づきます。
3 種類の阻害剤はどう違う？
競合阻害剤は活性部位に入るので基質と競います。基質を大量に加えれば阻害剤は追い出されるので Vmax は変わりませんが、より多くの基質が必要になり、見かけの Km が大きくなります。非競合阻害剤は別の場所に結合し、基質がどうであれ酵素を働けなくするので Vmax が下がります。不競合阻害剤は酵素基質複合体にだけ結合し、両方を下げます。
ラインウィーバー・バークではなく曲線をフィットするのはなぜ？
1/v をとると、最も遅い測定のノイズが拡大され、それが直線のフィットを支配してしまいます。ミカエリス・メンテンの曲線を最小二乗法で直接フィットすれば、すべての点を公平に扱い、よりよい Km と Vmax が得られます。それでも二重逆数プロットは、阻害剤の種類を目で見分けるいちばんわかりやすい方法です。
WebGL が無効と表示されます。
3D 表示には WebGL が必要で、現行のブラウザはすべて対応しています。ブラウザ設定でハードウェアアクセラレーションが無効になっているか、グラフィックドライバーが非常に古いと無効になることがあります。ハードウェアアクセラレーションを有効にするか、別のブラウザをお試しください。
何かアップロードされますか？
いいえ。シミュレーションはお使いのブラウザが WebGL で描画しています。どこにも送信されず、ページを一度読み込めばオフラインでも動きます。