Enzimas e coenzimas

Conceitos gerais

As enzimas são, na sua grande maioria, proteínas – com exceção de alguns RNAs catalíticos, as ribosinas – que aceleram reações químicas em sistemas biológicos, mantendo a constante de equilíbrio da mesma e aumentando a velocidade reacional através do aumento da energia de ativação e, finalmente, regenerando-se ao final do processo. São altamente específicas, isto é, para cada reação há apenas uma enzima catalisadora de tal substrato.

Uma enzima recém-formada e já quase apta para exercer sua função, tem sua cadeia polipeptídica globular chamada de apoenzima, ao passo que os cofatores – moléculas orgânicas e inorgânicas que interagem com as enzimas (Tabela 1) –, as coenzimas – moléculas metalorgânicas complexas (Tabelas 2.1 e 2.2) – e os grupos prostéticos – grupos ligados covalentemente, que, diferente das coenzimas, não apenas interagem com as enzimas, mas sim estão permanentemente unidos a ela – ativam, de fato, a mesma, que passa a ser denominada holoenzima.

Tabela 1: Cofatores enzimáticos

Enzima Cofator

Perioxidase Fe2+ ou Fe3+

Citocromo oxidase Cu2+

Álcool desidrogenase Zn2+

Hexoquinase Mg2+

Urease Ni2+

Tabela 2.1: Coenzimas transportadoras de hidrogênio

Coenzima Abreviatura Reação catalisada Origem

Nicotinamida adenina dinucleotídeo

NAD+ Oxiredução Niacina ou Vitamina B3

Nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato NADP

NADP+ Oxiredução Niacina ou Vitamina B3

Flavina adenina dinucleotídeo

FAD Oxiredução Riboflavina ou Vitamina B2

Tabela 2.2: Coenzimas transportadoras de agrupamentos químicos

Coenzima Abreviatura Reação catalisada Origem

Coenzima A CoA-SH Transferência de grupo acil

Pantotenato ou Vitamina B5

Biotina - Transferência de CO2 Biotina ou Vitamina H

Piridoxal fosfato PyF Transferência de grupo amino

Piridoxina ou Vitamina B6

Metilcobalamina - Transferência de Cobalamina ou

unidades de carbono Vitamina B12

Tetrahidrofolato THF Transferência de unidades de carbono

Ácido fólico

Tiamina pirofosfato TPP Transferência de grupo aldeído

Tiamina ou Vitamina B1

As cavidades existentes dentro da estrutura tridimensional de uma enzima são denominadas sítios (Figura 1). Normalmente, uma enzima possui três sítios diferentes:

Sítio de ligação ao substrato: é geralmente uma região grande da enzima responsável pela posição correta do substrato no sítio ativo.

Sítio ativo: local próximo ao sítio de ligação ao substrato, onde a reação química vai ser acelerada.

Sítio alostérico: é uma cavidade onde um metabólico estimulante se liga, alterando a estrutura da enzima para que inicie o processo enzimático.

Figura 1: Esquema dos sítios de uma enzima. A. Os sítios estão fechados. B. Com a ligação de um metabólico estimulante, os sítios se abrem, abrigando o substrato ao sítio de ligação ao substrato e sua porção que deverá sofrer a reação ao sítio ativo.

As enzimas ainda são classificadas de acordo com a reação a qual estão relacionadas: Óxido-redutases

DesidrogenasesOxidasesPeroxidasesHidroxilases

TransferasesTransaldolasesAcil, metil, fosforiltransferaseQuinases (fosforilam, adicionam fosfato)

HidrolasesPeptidases

Fosfatases (desfosforilam, retiram fosfato)Tiolases

LiasesDescarboxilasesAldolasesHidrolasesSinteases

IsomerasesRacemasesEpimerasesMutasesIsomerases

LigasesSinteasesCarboxilases

Cinética enzimática

Para que uma enzima trabalhe corretamente, esta depende fundamentalmente do ambiente em que está inserida, no qual os fatores temperatura, pH e inibidores. Os inibidores enzimáticos podem ser divididos entre os irreversíveis (ligam-se covalentemente à enzima, desativando-a para sempre) e os reversíveis (competitivos, que usam o mesmo sítio de ligação do substrato para interagir com a enzima; não-competitivos, que usam diferentes sítios de ligação do substrato para a interação).

Além disso, a atividade enzimática pode ser regulada de acordo com sua mudança de conformação, por modificação alostérica – interação de moduladores positivos ou negativos que estimulam, respectivamente, a atividade ou inatividade enzimática –, modificação covalente – grupos fosfatos que se ligam ou desligam covalentemente a resíduos de aminoácidos (geralmente tirosina, treonina e serina) – ou clivagem proteolítica – remoção irreversível e unidirecional de pequenos fragmentos peptídicos no interior da cadeia da enzima (não é um processo de desativação, apenas ativa a enzima e não há a reconstrução dessa clivagem; uma vez clivada, a enzima permanece como tal). A modificação covalente é o principal mecanismo a qual os hormônios são submetidos, onde a fosforilação ativa ou inibe a atividade dos mesmos, dependendo de cada tipo hormonal.