5.8 Cofatores enzimáticos

Frequentemente, as isoenzimas resultam de combinações diferentes de subunidades comuns. A lactato desidrogenase (LDH, de lactate dehydrogenase), por exemplo, é constituída por quatro subunidades de dois tipos: subunidade H (de Heart, coração em inglês) e M (de Músculo), que podem associar-se de maneiras variadas. As formas HHHH e HHHM são abundantes no coração, enquanto a forma MMMM predomina em músculos esqueléticos e fígado. Outros tecidos apresentam diferentes composições de subunidades.

Diversas enzimas têm isoenzimas que se apresentam em diferentes isoformas, como a hexoquinase, a creatina quinase e a fosfatase alcalina. Os

transportadores de glicose (GLUT — Seção 19.6.3) e as cadeias pesadas da

miosina (Seção 22.5) também ocorrem em várias isoformas.

Frente a uma determinada situação fisiológica, as isoenzimas ou isoformas de órgãos distintos podem tornar-se ativas ou inativas, permitindo

a resposta adequada do particular órgão onde se localizam (Seção 20.2). Adicionalmente, o padrão característico de isoenzimas nos tecidos tem grande utilidade na prática médica: a detecção de um tipo de isoenzima no plasma e, consequentemente, a identificação do seu tecido de origem, é um procedimento largamente empregado no diagnóstico e acompanhamento de diversas doenças.

5.8 Cofatores enzimáticos

Cofatores são imprescindíveis para a atividade de inúmeras enzimas

A maioria das enzimas necessita da associação com outras moléculas ou íons para exercer seu papel catalítico. Esses componentes da reação enzimática são genericamente chamados cofatores. Os cofatores podem ser íons metálicos ou moléculas orgânicas, não proteicas, de complexidade variada, que recebem o nome de coenzimas.

Íons metálicos como Zn2+, Fe2+, Cu2+e Co2+ costumam fazer parte da estrutura da enzima ou por ligarem-se a cadeias laterais de aminoácidos, frequentemente pertencentes ao sítio ativo da enzima, ou por estarem

presentes em grupos prostéticos como, por exemplo, o heme (Seção 3.2). Outros íons metálicos como Na+, K+, Mg–+, Mn–+e Ca–+ associam-se fraca e reversivelmente à enzima, ao substrato ou à coenzima. É o caso de reações catalisadas por quinases, que utilizam como coenzima o complexo ATP-Mg–+: na ausência de Mg–+, o ATP não se liga à enzima.

As coenzimas atuam como aceptores de átomos ou grupos funcionais do substrato em uma dada reação e como doadores destes mesmos grupos ao participarem de outra reação e, por isto, diz-se que as coenzimas são

transportadoras de determinados grupos (Tabela 5.13). Durante a catálise, coenzima e substrato acham-se alojados no centro ativo da enzima, consistindo a reação na remoção de um grupo químico do substrato e sua transferência para a coenzima, ou vice-versa. Fica evidente que as coenzimas não apenas sofrem modificações em sua estrutura ao participar de uma reação enzimática, mas são necessárias em quantidades estequiométricas em relação ao substrato. Todavia, o fato de as coenzimas serem constantemente recicladas, oscilando entre duas formas, permite que suas concentrações celulares possam ser bastante reduzidas, muito menores do que as concentrações de substrato.

Nem sempre é imediata a distinção entre substrato e coenzima. Um critério diferencial é o fato de, em reações metabólicas subsequentes, o substrato sofrer novas alterações, enquanto a coenzima volta à sua forma original. A coenzima pode encontrar-se covalentemente ligada à molécula enzimática, constituindo um grupo prostético, como a flavina adenina dinucleotídio (FAD), uma coenzima transportadora de hidrogênio. Ou a coenzima pode ser uma molécula “livre”, reunindo-se à enzima apenas no momento da catálise, como acontece com a nicotinamida adenina dinucleotídio (NAD+).

Algumas coenzimas, como o ATP e o GTP, são integralmente sintetizadas pelas células. Outras apresentam em sua molécula um componente orgânico que não pode ser sintetizado pelos animais superiores. Este componente, ou um seu precursor, deve então ser obtido da dieta, constituindo uma vitamina. As vitaminas são compostos orgânicos sintetizados por plantas ou microrganismos, indispensáveis ao crescimento e às funções normais dos animais superiores. Ao contrário de carboidratos, proteínas e lipídios, são requeridos na dieta em pequenas quantidades (microgramas ou miligramas diários), já que são precursores de coenzimas, cujas concentrações celulares são muito pequenas, por serem constantemente recicladas.

As necessidades vitamínicas diferem segundo as espécies. A vitamina C (ácido ascórbico), por exemplo, é necessária aos primatas; a maioria dos mamíferos é dotada de vias de síntese de ácido ascórbico, que, assim, não é uma vitamina para estes animais. Os seres humanos precisam de várias outras vitaminas. No extremo oposto, Escherichia coli, uma bactéria comum no trato intestinal humano, é capaz de multiplicar-se em uma solução contendo apenas uma fonte de carbono (glicose), uma fonte de nitrogênio (NH + 4) e sais minerais. A partir destas substâncias, é capaz de sintetizar todos os compostos necessários à sua manutenção e reprodução, inclusive aqueles que, para os animais superiores, constituem-se em vitaminas.

As vitaminas são classicamente divididas em hidrossolúveis, que

incluem as vitaminas do complexo B (Tabela 5.13) — tiamina (vitamina B1), riboflavina (B2), nicotinamida (B3), ácido pantotênico (B5), piridoxina (B 6), biotina (B7), ácido fólico (B9), cobalamina (B12) e o ácido ascórbico (C), e lipossolúveis — as vitaminas A, D, E e K. São as vitaminas hidrossolúveis as que têm função de coenzimas ou fazem parte de moléculas de coenzimas. A participação das vitaminas lipossolúveis nas reações metabólicas é menos conhecida.

As estruturas das vitaminas e coenzimas serão apresentadas ao longo do estudo do metabolismo, à medida que forem sendo descritas as reações das quais participam.

Tabela 5.13 Grupos transportados por coenzimas e vitaminas presentes em suas

moléculas.

Coenzima Grupo transportado Vitamina

Adenosina trifosfato (ATP) Fosfato —

Tiamina pirofosfato (TPP) Aldeído Tiamina (B ) 1

Flavina adenina dinucleotídio (FAD) Hidrogênio Ribo avina (B ) 2

Nicotinamida adenina dinucleotídio (NAD≷ Hidreto Nicotinamida (B ) )

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