الأهمية الطبية البيولوجية : تنظيم الأنشطة الايضية

يتطلب البقاء في بيئة ديناميكية وخطرة أحياناً أن يكون الكائن الحي (والخلايا التي تكونه) قادرا على تنسيق العمليات الأيضية بدقة وتنظيمها استجابة للعوامل الداخلية والخارجية وثيقة الصلة. ويلعب تنظيم الإنزيمات دورا رئيسيا في الاستتباب (Homeostasis) (المحافظة يوماً بيوم على نشاط أيضي متوازن وبناء) وكذلك في تحديد توقيت العمليات طويلة الأمد وطبيعتها (كانقسام الخلايا وتمايزها) التي تؤثر في نمو الكائن الحي وتطوره. وتعد آليات تحسس الخلايا للمتغيرات البيئية الهامة وتفاعلها معها ذات أهمية بالغة للعاملين في العلوم الطبية الحيوية ابتداء من علم الغدد الصم وتأثيرات الأدوية حتى السرطان وكبر السن (التشيخ)   (Aging)؛ وقد عرف أن حالات خلل الوظيفة التنظيمية الناتج من العوامل الممرضة أو الطفرات الوراثية تلعب دوراً في بدء أشكال عديدة من السرطان أو ترقيها وكذلك في بعض أشكال الداء السكري. كما ثبتت مساهمتها في التليف الكيسي وداء ألزهايمر.

لا غنى عن الإنزيمات لتحفيز التغيرات الكيميائية والفيزيائية في الخلايا، وهكذا يحتل تنظيم النشاط الإنزيمي موقعاً أساسياً في مسيرتنا لفهم ديناميكية تنظيم الخلايا الحية السليمة   وحالات خلل الوظيفة التنظيمية المتعلقة بالمرض. ويمكن لاختلال تنظيم النشاط الإنزيمي أن يحدث أثاراً حادة على الأيض الخلوي، وكذلك تغيرات طويلة الأمد في طراز تعبير الجينات، العملية التي تقودها الإنزيمات وتتحكم بها بشكل جوهري. ويهاجم العديد من العوامل الممرضة عناصر شبكات التنظيم الخلوي، إما بإدخال إنزيمات تنظيمية غريبة «تطغى على» آليات التحكم السوي، أو بتعطيل أقسام أجهزة الاستجابة الحسية للخلية، مما يؤدي بها الى تجاهل الإشارات الخاصة المؤثرة فيها، أو أن تصبح منشطة بغياب المثير او المحفز البيئي الملائم. وتعزو جرثومة اليرسنية الطاعونية (Yersiniapestis) (العامل المسبب للطاعون خلال العصور الوسطى) خلايا ضحيتها من خلال بروتين فسفاتاز التيروزين الذي يحلمه مجموعات الفسفوريل المؤسترة في الحالة السوية لثمالات التيروزين ضمن البروتينات المفتاحية مبدلا خصائصها التحفيزية والوظيفية الأخرى، وهذا يمثل خطوة أساسية لهذه الأذية التي غالبا ما تكون مميتة.

وترمز العديد من الفيروسات المسرطنة بروتينات إنزيمية من نوع كيناز تيروزين البروتين (Protein-tyrosine kinase) وعندما تعبر عن نفسها في الخلايا، تفسفر (Phosphorylate) هذه الكينازات ثمالات التيروزين على الإنزيمات التي تساهم في الشلالات او المسارات التنظيمية المسؤولة عن التحكم بعوامل استنساخ الجينات. ويؤدي التنشيط التالي لعوامل النسخ الهامدة في الحالة السوية إلى تبدلات في طراز تعبير الجينات مما يساهم بشكل أساسي في بدء السرطان وترقيه. ويعطل ذيفان (سم)  الكوليرا (العامل المسبب للكوليرا) سبل الاستجابة الحسية السوية في الضحية؛ ويعدل ذيفان الكوليرا تساهمياً (بإدخال مجموعة أدينيليل إلى الجزيء (Adenylylation) بعض البروتينات G التي تربط العديد من المستقبلات الخلوية السطحية بالإنزيمات داخل الخلايا التي تقوم بتنظيمها. ويؤدي ضم الأديتيليل إلى أحد البروتينات G في الخلايا الظهارية المعوية إلى تنشيط مزمن غير متحكم به لمحلقة الأدينيليل مثيرا .جريانا مستمرأ للماء إلى تجويف الأمعاء. ويؤدي الاسهال الشديد الناتج إلى الجفاف والموت.

تؤدي الكثير من الأدوية عملها عن طريق تثبيط النشاط الإنزيمي. فحالات فرط كوليسترول الدم العائلي مثلا تعالج بمركبات كاللوفاستاتين الذي يحصر تخليق الكوليسترول بتثبيط إنزيم مختزلة 3 — هيدروكسي — 3 — ميثيل جلوتاريل التميم الإنزيمي HMG CoA reductase) A). ويؤثر العديد من المضادات الحيوية المستعملة لمكافحة العدوى الجرثومية من خلال تثبيطه - بشكل نوعي - للإنزيمات الأساسية لنمو الممرضات (العوامل الممرضة (Pathogens)) وتنسخها؛ فالبنسيلين مثلا يثبط إنزيماً ضروريا لتخليق جدران الخلايا الجرثومية، في حين يثبط الستربتوميسين نشاط الريباسات الجرثومية حاصرا تخليق البروتين فيها. وتحرض (Induce) بعض الأدوية تخليق الإنزيمات المسؤولة عن معالجتها (Processing) وتدركها؛ وغالباً ما تكون المعالجة هذه ضرورية وأساسية لتحويل الدواء إلى شكله الفعال فيزيولوجياً، ومكن لتحريض تخليق مثل هذه الإنزيمات بدواء ما أن يكون ذا آثار كبيرة على معالجة أو تدرك دواء آخر، وهذا سبب مهم لتآثرات الأدوية