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PARTE 3 FUNÇÕES DE PROTEÍNAS
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10.10 REGULAÇÃO DE ATIVIDADE ENZIMÁTICA Modificação Covalente Células têm capacidade de regular a atividade de enzimas-chaves por modificação covalente ou ligação reversível de ligantes. Muitos exemplos de modificação covalente, como fosforilação, serão descritos em outros capítulos. Há muitas proteínas quinases que catalisam fosforilação de resíduos de serina, treonina ou treonina em proteínas e enzimas específicas (ver p. 490) e proteína fosforilases que removem o fosfato por hidrólise. Dependendo da proteína, fosforilação pode aumentar ou diminuir a atividade enzimática. Outros grupos além do fosfato podem ser adicionados a uma enzima para alterar sua atividade, incluindo sulfato e acetato. Modificação covalente de proteínas é um modo rápido e eficiente de controlar atividade de uma proteína ou enzima.
Controle Alostérico de Atividade Enzimática Embora os sítios de ligação de substrato e ativo de uma enzima sejam estruturas bem definidas, a atividade de muitas enzimas pode ser modulada por ligantes agindo
de modos diferentes de inibidores competitivos ou nãocompetitivos. Ligantes podem ser ativadores, até mesmo os substratos de enzimas. Os ligantes que mudam a atividade enzimática, mas não são modificados em conseqüência da ação enzimática, são chamados efetores, modificadores ou moduladores. A maioria das enzimas sujeitas à modulação por ligantes são enzimas determinantes de velocidade de vias metabólicas. Enzimas que respondem a moduladores têm sítios adicionais conhecidos como sítio(s) alostérico(s). Alostérico é derivado da raiz grega allo, significando “o outro”. Um sítio alostérico é uma região específica da enzima, bem diferente do sítio de ligação do substrato. A existência de sítios alostéricos é ilustrada na Corr. Clín. 10.10. Os ligantes que se ligam a sítios alostéricos são chamados efetores alostéricos ou moduladores. Ligação de um efetor alostérico causa uma mudança conformacional na enzima, de modo que a afinidade pelo substrato ou outros ligantes também muda. Efetores alostéricos positivos (+) aumentam a afinidade da enzima por substrato ou outro ligante. O inverso é verdade para efetores alostéricos negativos (–). O sítio alostérico no qual o efetor positivo se liga é chamado um sítio ativador; o efetor negativo liga-se a um sítio inibitório. Enzimas alostéricas são divididas em duas classes, com base no efeito do efetor alostérico sobre Km e Vmax. Na classe K, o efetor altera o Km, mas não Vmax, enquanto na classe V, o efetor altera Vmax, mas não Km. Enzimas da classe K dão gráficos duplos-recíprocos como os de inibidores competitivos, e enzimas da classe
CORRELAÇÃO CLÍNICA 10.10
Um Caso de Gota Demonstra a Diferença entre um Sítio Alostérico e um Sítio de Ligação de Substrato A descoberta de que sítios alostéricos inibitórios são separados de sítios alostéricos ativadores, bem como dos sítios de ligação de substrato e catalítico, é ilustrada por um estudo de um paciente com gota, cujo nível de PRPP nos eritrócitos estava aumentando. Descobriu-se que a PRPP sintetase do paciente tinha valores normais de Km, Vmax, juntamente com sensibilidade à ativação por fosfato. Os níveis aumentados de PRPP e hiperuricemia surgiram porque os produtos finais da via (ATP, GTP) não eram capazes de inibir a sintetase no sítio alostérico inibitório (I). Sugeriu-se que uma mutação no sítio inibitório ou no mecanismo de acoplamento entre o sítio inibitório e catalítico levou ao defeito do mecanismo de controle por feedback.
A
PRPP sintetase
I
C
+
PRPP
–
Pi ATP Ribose
AMP GMP
ATP GTP
Fonte: Sperling, O., Persky-Brosh, S., Boen, P. e DeVries, A. Human erytrocyte phosphoribosyl-pyrophosphate synthetase mutationally altered in regulatory properties. Biochem. Med. 7: 389, 1973
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