FIGURA 10.11Mudança conformacional da hexoquinase induzida por glicose. Desenhos de (a) forma não-ligada de hexoquinase e glicose livre e (b) conformação de hexoquinase com glicose ligada. Neste desenho de preenchimento de espaço, cada círculo represente o raio de van der Waals de um átomo na estrutura. Glicose é preta, e cada domínio é sombreado diferentemente.Reimpresso com permissão de Bennett, W. S. e Huber, R. CRC Rev. Biochem. 15:291, 1984. Direitos autorais (1984) CRC Press, Inc.

FIGURA 10.22Enzimas são muito maiores que seus substratos. Álcool desidrogenase com etanol ligado a um Zn2+ e NAD+ no sítio ativo. A maioria dos aminoácidos da proteína não está em contato com o substrato. Uma subunidade do dímero é apresentada como fitas, e a outra como átomos

FIGURA 10.23Aminoácidos a uma distância do sítio ativo são críticos. Um resíduo de aminoácido na superfície de uma enzima pode ser necessário para manter a enzima em sua forma correta. Resíduo 19, uma cisteína, de uma subunidade da aldeído desidrogenase (500 aminoácidos), foi trocada por tirosina. O mutante resultante era insolúvel. Resíduo 19 normalmente se liga ao resíduo 203, o que aparentemente é necessário para manter a estrutura tridimensional correta.

FIGURA 10.26Ligação de três pontos de um substrato simétrico a um sítio de ligação de substrato assimétrico. Em virtude dos sítios de ligação assimétricos para o –H e o grupo –OH do glicerol, glicerol quinase liga apenas o grupo α’-hidroximetil ao sítio ativo. Um estereoisômero resulta da reação da quinase, L-glicerol 3-fosfato. Sítio ativo é a caixa à direita.

FIGURA 10.27Ligação de hexassacarídeo ao sítio ativo da lisozima. No substrato modelo apresentado, os ovais representam anéis individuais de piranose das unidades repetitivas do substrato da lisozima, mostrado à direita. Anel D é forçado pela enzima para a conformação meia-cadeira, e hidrólise ocorre entre os anéis D e E. Seis subsítios da enzima ligam-se ao substrato. Sítios alternativos são específicos para grupos acetamido (a), mas são incapazes de aceitar as cadeias laterais lactil (P), que ocorrem nos resíduos de ácido N-acetilmurâmico. Assim, o substrato só pode se ligar à enzima em uma orientação.Redesenhado com base em modelo proposto por Imoto, T., et al. Em: P. Boyer (Ed.), The Enzymes, Vol. 7, 3rd ed. New York: Academic Press, 1972, p. 713.

FIGURA 10.31A “Dobra de Rossmann” em álcool desidrogenase de fígado.NAD(H) liga-se à dobra de Rossmann na maioria das desidrogenases.

FIGURA 10.37Papel do Mg2+ como um complexo ligado por substrato ao sítio ativo das quinases. Na hexoquinase, o fosfato terminal do ATP é transferido para glicose, formando glicose 6-fosfato. Mg2+ coordena com o ATP para formar o verdadeiro substrato, e pode fragilizar a ligação P-O terminal do ATP para facilitar transferência do fosfato para glicose. Há sítios de ligação específicos (cinza-claros) na enzima (cinza mais escuro) para glicose (superior à esquerda, em preto), bem como para resíduos de adenina e ribose no ATP (preto).

FIGURA 10.40Zn2+ no mecanismo de reação da carboxipeptidase A. Zn2+ ligado a enzima gera uma hidroxila nucleofílica a partir de água ligada, que ataca a carbonila da ligação peptídica, como indicado pela seta. Glu 270 ajuda por puxar o próton da água ligada ao zinco.Redesenhado de Lipscomb, W. N. Robert A. Welch Found. Conf. Chem. Res. 15:140, 1971.

FIGURA 10.41Modelo do papel de K+ no sítio ativo da piruvato quinase. Piruvato quinase catalisa a reação: fosfoenolpiruvato + ADP → ATP + piruvato. Ligação inicial de K+ induz mudanças conformacionais na quinase, que resultam em afinidade aumentada por fosfoenolpiruvato. Além disso, K+ orienta o fosfoenolpiruvato na posição correta para transferência de seu fosfato para ADP (não mostrado), o segundo substrato. Mg2+ coordena o substrato com o sítio ativo da enzima.Modificado com permissão de Mildvan, A. S. Annu. Rev. Biochem. 43:365, 1971. Direitos autorais (1971) Annual Reviews, Inc.

FIGURA 10.63Inativação sítio-dirigida de tetra-hidrofolato redutase. O inibidor irreversível, uma di-hidrotriazina substituída, lembra estruturalmente di-hidrofolato e liga-se especificamente ao sítio do di-hidrofolato na di-hidrofolato redutase. A porção triazina do inibidor lembra o resíduo de pterina e, assim, liga-se ao sítio ativo. O grupo etilbenzeno (em cinza) liga-se ao sítio hidrofóbico normalmente ocupado pelo grupo p-aminobenzoil. A extremidade reativa do inibidor contém um sulfonil fluoreto reativo que forma uma ligação covalente com uma hidroxila de serina na superfície da enzima. Assim, esse inibidor inibe irreversivelmente a enzima por bloquear acesso de di-hidrofolato ao sítio ativo. Este não é um inibidor suicida, mas é um exemplo de um inibidor que se liga ao sítio ativo e tem um grupo reativo.

FIGURA 10.65Modelos de sistemas enzimáticos alosté-ricos. (a) Modelo de uma enzima monomérica. Ligação de um efetor alostérico A (cinza), a um sítio ativador j, induz uma nova con-formação na enzima, que tem uma afini-dade maior pelo substrato. Ligação de um efetor alostérico negativo (cinza-claro) ao sítio inibitório i, resulta em uma conforma-ção enzimática tendo afinidade diminuída pelo substrato (cinza-médio). (b) Um mo-delo de uma enzima alostérica polimérica. Ligação do efetor alostérico positivo A ao sítio j causa uma modificação alostérica na conformação do protômero, ao qual o efetor se liga. Essa mudança na conforma-ção é transmitida ao segundo protômero por interações cooperativas protômero-protômero. A afinidade pelo substrato é aumentada em ambos os protômeros. Um efetor negativo diminui a afinidade pelo substrato em ambos os protômeros.

FIGURA 10.68Modelos de cooperatividade. (a) Modelo coordenado. A enzima existe em apenas dois estados, as conformações T (tensa ou taut) e R (relaxada). Substratos e ativa-dores têm maior afinidade pelo estado R, e inibidores pelo estado T. Ligantes deslocam o equilíbrio entre os estados T e R. (b) Modelo de ajuste induzido seqüencial. Ligação de ligante a uma subunidade induz uma mu-dança conformacional nessa subunidade por interação subunidade-subunidade. Assim, o efeito do primeiro ligante ligado é transmitido cooperativamente e seqüencialmente para as outras subunidades (protômeros) do oligô-mero, resultando em um aumento ou uma diminuição seqüencial na afinidade pelo ligan-te dos outros protômeros. A cooperatividade pode ser positiva ou negativa, dependendo do ligante.

FIGURA 10.69Modelo de enzima alostérica com subunidades catalítica (C) e regulatória (R) separadas. A subunidade regulatória da proteína quinase A contém uma região de pseudo-substrato em sua seqüência primária que se liga ao sítio do substrato da subunidade catalítica. Em presença de cAMP, a conformação da subunidade R muda, de modo que a região de pseudo-substrato não pode mais se ligar, resultando em liberação de subunidades C ativas.

FIGURA 10.72Esquema de ELISA (enzyme-linked immunoadsorbent assay) para detectar proteínas do envelope de vírus da imunodeficiência humana (HIV).

FIGURA 10.73Traçados densitométricos de isozimas de LDH em intervalos de tempo após infarto do miocárdio. LDH total aumenta e LDH1 fica maior que LDH2 entre 12 e 24 h. Aumento em LDH5 é diagnóstico de um envolvimento hepático congestivo secundário. Note que as escalas do eixo Y não são idênticas. Após eletroforese em gel de agarose, a atividade de LDH é ensaiada por medida de fluorescência do NADH formado em reação catalisada por LDH.Cortesia de Dr. A. T. Gajda, Clinical Laboratories, University of Arkansas for Medical Science.

FIGURA 10.74Mudanças características em CPK e isozimas de LDH no soro após um infarto do miocárdio. Isozima CPK2 (MB) aumenta até um máximo em 1 dia após o infarto. CPK3 fica atrás de CPK2 em aproximadamente 1 dia. Nível total de LDH aumenta mais lentamente. A elevação de LDH1 e LDH2 em 12-24 h, acoplada com a elevação em CPK2, é diagnóstico de infarto do miocárdio