Enzimas

Prof Dr ngela de Mattos Dutra

Importncia BiomdicaToxicologia e FarmacologiaDrogas terapeuticamente importantes Venenos metablicos

Inibir a atividade de enzimas

Inibir ou abolir reaes metablicas essenciais

Utilizadas no tratamento de inmeras patologias

Descoberta do mecanismo de ao de enzimas

Enzimas Inibio enzimtica Regulao enzimtica Ampliao enzimtica Uso de enzimas em diagnstico Isoenzimas

Inibio EnzimticaQuanto ao tipo: inespecfica - inibidor a atividade de todas asenzimas ex: agentes desnaturantes

especfica - inibidor a atividade de umanica enzima ou de um grupo restrito de enzimas irreversvel reversvel competitivano-competitiva incompetitiva

Inibio Enzimtica Inibio Enzimtica Irreversvel inibidor se combina com um grupo funcional (stio ativo) da enzima inibidor se liga enzima formando um complexo ESTVEL forma-se uma ligao COVALENTE entre o inibidor e a enzima

Inibio Enzimtica IrreversvelEx: Inibio da enzima ciclo-oxigenase pelo acetilsalicilato

Ciclo-oxigenase

cido araquidnico

Prostaglandinas

Processos fisiolgicos, ex. sensao de dor

Manual de Bioqumica com Correlaes Clnicas Thomas Devlin 5edio pg 382.

Inibio Enzimtica IrreversvelUtes para o estudo do mecanismo de reao atravs da determinao do aminocido que se liga covalentemente ao inibidor quando a enzima inibidaH+ F

Enz - CH2-OHSerina

+

DIFP

diisopropilfluorfosfato

Ex. DIFP inibe aceticolinesterase hidrolisa

aceticolina

Neurotransmissor Contrao e peristaltismo intestinal Bradicardia

Inibio Enzimtica Irreversvel

Inibio Enzimtica IrreversvelInibidores Suicidasou

Inibidores com Base no Mecanismo Compostos, em geral, pouco reativos at se ligarem enzimaou Convertido em um composto muito reativo que se combina IRREVERSIVELMENTE com a enzima Forma um produto que um potente inibidor do prximo passo da via metablica

Exemplo de Inibidor SuicidaReaes do Ciclo de Krebs Oxalacetato + Acetil-CoA Citrato Isocitrato Citrato Sintase Aconitase

Oxalacetato + Fluoroacetato Fluorocitrato

Inibidor suicida

Inibio Enzimtica Inibio Enzimtica Reversvel inibidor forma com a enzima um complexo INSTVEL inibio NO envolve modificao COVALENTE Tipos de inibidores reversveis competitivos no competitivos incompetitivos

Inibio CompetitivaInibidor competitivo Estrutura semelhante do substrato Liga-se ao Stio Ativo da Enzima E+S + I EI ES E+P

Inibio CompetitivaEnzimaStio Ativo

S S S S IC

S S

P P P P P P

IC S IC

S

IC IC

S

Inibio CompetitivaNa presena do inibidor competitivo afinidade da enzima pelo substrato [substrato] necessria para que a enzima funcione normalmente

Km aparente da enzima

Inibio EnzimticaCompetitiva Inibidor tem semelhana estrutural com o substrato O inibidor se liga no stio ativo da enzima Aumento da [substrato] diminui a inibio Km aparente da enzima AUMENTA Em uma concentrao suficientemente alta de substrato a VELOCIDADE da reao atinge a Vmx observada na ausncia do inibidor

Inibio CompetitivaAnlise Grfica

Inibio CompetitivaExemplo: inibidor do metabolismo energticoFADCH2 COOH

FADH2

CH - COOH CH - COOH cido Fumrico Fumarato

Succinato CH2 COOH cido Succnico Desidrogenase Succinato

COOH

CH2

inibidor competitivo

COOH cido Malnico (inibidor) Malonato

Inibio CompetitivaIntoxicao por Metanol

URINA

Metanol

lcool desidrogenase

FormaldedoCausa leso tecidual

Infuso EV Etanol

cegueria

Inibio CompetitivaTerapias com drogasConceitos de inibio enzimtica Drogas projetadas para inibirem uma enzima especfica ANTIMETABLITOS Antivirais, antibacterianos, antitumorais

Inibio CompetitivaExemplo antibacteriano

Sulfanilamida PABADiidropteroato sintetase bacteriana

cido flico Essencial para o crescimento bacteriano

Inibio CompetitivaExemplo: Quimioterpico - Leucemia

Inibio Competitiva

Metotrexano DiidrofolatoDiidrofolato redutase

Sntese de purinas pirimdinas

Multiplicao das clulas leucmicas

Inibio CompetitivaExemplo: Tratamento de hipertenso

Inibidores da ECA(Enzima Conversora de Angiotensina)

Captropil EnalaprilProduzem vasoconstrio, elevando a presso arterial e promovem a sntese de aldosterona (hormnio esteride) que promove a reteno de sdio

Inibio CompetitivaExemplo:Tratamento de hipercolesterolemia

Lovastatina

Droga que inibe compe CoA redutase(hidroximetil glutaril-CoA redutase)

Inibio CompetitivaExemplo:Tratamento de hipercolesterolemia

Inibio No-Competitiva Inibido no-competitivo NO se liga ao stio ativo da enzimaE+S + I EI + S ES + I EIS E+P

Inibio EnzimticaNo-Competitiva Inibidor no tem semelhana estrutural com o substrato NO se liga no stio ativo da enzima Aumento da [substrato] no diminui a inibio Km aparente da enzima NO se altera A VELOCIDADE mxima DIMINUI na presena do inibidor

Inibio No-CompetitivaDiminui a concentrao de enzima ativa

Velocidade Mxima da ReaoExemplos: Metais pesados - Pb+2

Inibio No-CompetitivaAnlise Grfica

Mecanismos de Regulao da Atividade Enzimtica

Mecanismos de Regulao da Atividade Enzimtica Compartimentalizao intracelular Disponibilidade de substrato Enzimas alostricas Clivagem proteoltica de pr-enzimas Controle nivel gnico induo represso

Modificao covalente - Fosforilao

Regulao da Atividade Enzimtica Enzimas Alostricas Reguladas por efetores ou moduladores alostricos fora do stio ativo(stio alostrico)R

modo no covalente

positivos

negativos

Regulao da Atividade Enzimtica Enzimas Alostricas

Stio catalticoEm muitas enzimas alostricas existe um protmero regulatrio distinto do protmero que contm o sitio catal EX: Protena Quinase A Quando a subunidade regulatria (R) da protena quinase A (PKA) liga o efetor alostrico, AMPc, Efetor permitindo a atividade das negativo subunidades catalticas

R

Efetor positivo

Regulao da Atividade Enzimtica Clivagem ProteolticaPr-Enzimas ZimogniosClivagem Proteoltica

Enzima Ativa

Regulao da Atividade Enzimtica Clivagem ProteolticaEnzimas digestivas - Proteases Pepsinognio Pepsina Tripsinognio Tripsina Quimiotripsinognio Quimiotripsina

Regulao da Atividade Enzimtica Controle Nvel GnicoMensagem gentica RNAm PROTENA (ENZIMA) Algumas enzimas no so sintetizadas continuamente pelas clulas

ENZIMASConstitutivas Induzidas ou Adaptativas

Enzimas Constitutivas Organismos possuem independente da constituio do meio

Enzimas Induzidas ou Adaptativas Organismos sintetizam quando em presena do substratoInduo enzimtica Exemplo: galactosidase (Lactase)

Regulao da Atividade Enzimtica Controle Nvel GnicoSua produo induzida pela presena de uma substncia adequada

INDUTOR Induzir a transcrio dos genes da protena (enzima)

Regulao da Atividade Enzimtica Controle Nvel GnicoINDUTOR presente INDUTOR ausente

Sntese da protena

NO ocorre a sntese da protena

Exemplo: lac operon (E. coli) Operon - Unidade regulatria completaGene regulador Stios de controle Genes estruturais

lac operon (E. coli)Gene regulador

RNA polimerase Genes estruturais NO sero transcritos Protena NO ser sintetizada

lac operon (E. coli) lac operon (E. coli) -galactosidaseRNAm

Permease

Transacetilase

RNA polimerase

(Lactose)

Repressor inativo

Lac operon

Exemplos de Enzimas Induzidas no Fgado no ESTADO ABSORTIVOGlicoquinase Glicose 6-fosfato desidrogenase 6-fosfogluconato desidrogenase PFK1 Piruvato quinase Enzima mlica Citrato liase Acetil-CoA carbolixase cido graxo sintase 9 dessaturase (estearoil CoA dessaturase)

Exemplos de Enzimas Induzidas no Fgado no ESTADO DE JEJUM1. 2. 3. 4. Glicose 6-fosfatase Frutose1,6difosfatase Fosfoenolpiruvato carboxiquinase Aminotransferases

Regulao da Atividade Enzimtica Modificao CovalenteFosforilao de enzimas Mediada por interveno hormonalRegula inmeros processos metablicos Protenas quinases e fosfatases (ENZIMAS)

Regulao da Atividade Enzimtica Modificao Covalente FosforilaoEX:

ATP Quinase Enzima-OH

ADP

Enzima-OPO3Fosfatase

HPO4-

H2O

A fosforilao de uma enzima pode aumentar ou diminuir a sua atividade

Sntese e Degradao do GlicognioVias reguladas por fosforilao de enzimas especficas

Adrenalina GlucagonAdenilato Ciclase Inativa Adenilato Ciclase Ativa ATP PKA inativaProtena quinase dependente de AMPc

AMPc PKA ativa Fosforilase quinase inativa

Glicognio Fosforilase inativa

Degradao do glicognio

Fosforilase quinase ativa Glicognio Fosforilase ativa P

P

Mecanismo de Amplificao Enzimtica

Mecanismo de Amplificao Enzimtica

Enzimas e a Clnica MdicaAlm do papel central das enzimas na bioqumica, a atividade das enzimas no sangue fornece informaes importantes para o diagnstico de doenas. O perfil da atividade de enzimas no soro est relacionado processos patolgicos.

Enzimas e a Clnica MdicaAs enzimas podem ser classificadas em dois grupos Plasma-especficassecretadas ativamente no plasma por certos rgos, tendo papel funcional no plasma

No-plasma especficasproduzidas pelas clulas durante o metabolismo celular normal. So enzimas intracelulares, sem funo fisiolgica no plasma.

Liberao de enzimas a partir de clulas normais e de clulas doentes ou expostas a um trauma

Enzimas no-plasma especficas Atividade de enzimas intracelulares no plasma Extravazamento por leso tecidual Extravazamento por alterao de permeabilidade da membrana

Estado patolgico

A determinao das atividades de muitas enzimas no plasma utilizada para fins diagnsticos em vrias doenas. O grau de elevao da atividade enzimtica no plasma pode auxiliar na avaliao do prognstico do paciente.

Enzimas no-plasma especficasDistribuio tecidual restrita a um ou a poucos tecidos Distribuio tecidual ampla

Concentrao no plasma Diagnstico especfico Valor diagnstico limitado

Em termos de diagnstico deve-se considerar que: a proporo das enzimas varia de tecido para tecido tempo de aparecimento destas no plasma diferente

Cintica de liberao de enzimas cardacas no soro aps um IAM

CPK creatina quinase LDH Lactato desidrogenase HBDH - -hidroxibutrico desidrogenase

Diagnstico Especfico Isoenzimas ou isozimasEnzimas intracelulares que catalisam a mesma reao em diferentes tipos celulares Enzimas formadas por vrias cadeias polipeptdicas (subunidades) permitindo diferentes associaes Protenas geneticamente diferentes Propriedades diferentes: Km imunolgicas Aplicao na clnica mdica

IsoenzimasLactato desidrogenase - LDHNADox NADred

LactatoTetrmero: subunidades M e H Composio Tipo MMMM M4 LDH5 MMMH M3H LDH4 MMHH M2H2 LDH3 MHHH MH3 LDH2 HHHH H4 LDH1

Piruvato5 isoenzimas

Localizao Fgado e Msculo Esqueltico Fgado e Msculo Esqueltico Crebro e Rim Miocrdio e Hemceas Miocrdio e Hemceas

Padro normal e alterado das isoenzimas LDH no soro humano

Isoenzimas LDH do soro humano foram separadas em acetato de celulose, em pH 8,6 e coradas para enzima. A: paciente com infarto do miocrdio B: paciente normal C: paciente com doena heptica

IsoenzimasCreatina quinaseATP ADP

Creatina Dmero: subunidades B e M Composio BB MB MM Tipo CK1/CPK1 CK2/CPK2 CK3/CPK3

Fosfocreatina 3 isoenzimas Localizao Crebro Corao Msculo esqueltico infarto do miocrdio

Aparecimento de CPK2 no sangue

Outras enzimas importantes em diagnstico

TransaminasesTGO - Transaminase glutmico oxalactica TGP - Transaminase glutmico pirvica Presentes nas clulas do fgado, corao, msculo esqueltico, rim e pncreas.

DOENA HEPTICA INFARTO AGUDO DO MIOCRDIOTGO eleva-se aps 12 horas, atingindo seu pico aps 24-36 horas.

Outras enzimas importantes em diagnstico

FosfatasesFosfatase AlcalinaPresente em muitos tecidos, principalmente no fgado e nos ossos. O aumento fisiolgico observado na GRAVIDEZ ena INFNCIA.

DISTRBIOS SSEOS DOENA HEPTICA OBSTRUTIVA

Outras enzimas importantes em diagnstico

TransferasesGAMA GLUTAMIL TRANSPEPTIDASE fgado. Presente no

INDICADOR DE DOENA HEPTICA ALCOOLISMO

Outras enzimas importantes em diagnstico

AmilaseProduzida pelo pncreas e pelas glndulas salivares.

PANCREATITE CAXUMBA