Relação Estrutura-Função das Enzimas

ENZIMAS são sofisticados dispositivos moleculares responsáveis pela aceleração das reações químicas que ocorrem em sistemas biológicos. Dessa forma, são os catalisadores biológicos. 

Sem a ação das enzimas, no pH e na temperatura fisiológicos, as reações necessárias à manutenção da vida não aconteceriam em velocidades suficientemente altas para satisfazer as demandas metabólicas das células.

As enzimas são proteínas globulares. Mais recentemente tem sido atribuída atividade catalítica a compostos biológicos não protéicos: são as Ribozimas (RNAs catalíticos), o que faz emergir evidências de que o RNA tenha sido o mais ancestral biocatalizador dos seres vivos.

 

O conhecimento da estrutura das proteínas é fundamental para compreender a forma como estes catalisadores exercem sua atividade catalítica e como esta se relaciona com a estrutura. 

Dois aspectos ressaltam da atividade catalítica das enzimas:

·        Seu elevado poder catalítico

·        Sua grande especificidade

 

Sítio Ativo e Centro Catalítico

Existe uma estreita relação entre a estrutura das enzimas e sua função catalítica. Ou seja, é a estrutura protéica que determina as interações entre a enzima (catalisador) e o substrato (reagente), que participam desta catálise. 

 

O substrato deve ser capaz de se ligar de forma específica à enzima que, por meio desta interação, facilita a transformação do substrato em produto. Dessa forma, a estrutura do catalisador deve favorecer o conjunto de interações que permitem a ligação do substrato expondo grupos químicos capazes de interagir entre si formando, transitoriamente, um COMPLEXO ENZIMA-SUBSTRATO.

 

O substrato liga-se à enzima através do sítio ativo, local onde ocorrerá a reação catalisada pela enzima. Esta é, portanto, a região da enzima que contém resíduos de aminoácidos capazes de interagir com o substrato. É nesse sítio, também, que estão os resíduos de aminoácidos que diretamente participam da ruptura e estabelecimento de ligações químicas que resultam na formação do produto. Estes resíduos denominam-se GRUPOS CATALÍTICOS.

 

 

O sítio ativo da enzima é uma fenda (sulco) tridimensional localizada na superfície da enzima, formado por grupos provenientes de porções distintas da seqüência polipeptídica. São geralmente  resíduos distanciados entre si na seqüência primária da molécula enzimática que adotam um arranjo conformacional que os aproxima como resultado de interações não-covalentes. Com efeito, nestes arranjos conformacionais, aminoácidos distanciados uns dos outros na seqüência polipeptídica podem interagir mais intensamente entre si do que aminoácidos adjacentes, propiciando um ambiente favorável à ligação do substrato. 

 

Apesar de o sítio ativo ser apenas uma pequena porção da enzima, a participação de outros aminoácidos na catálise enzimática nem por isso deve ser desprezada. Na verdade, em algumas enzimas, os aminoácidos restantes constituem-se em sítios regulatórios, de interação com outras moléculas (protéicas ou não) ou canais de aproximação dos substratos ao sítio ativo da enzima. A integridade da molécula enzimática é por isso necessária à atividade catalítica.  

 

Texto: Maurilio Luciano Luiele

Comentários e sugestões: enzimas@bioqmed.ufrj.br