O que é um Cofactor Enzimático?

Por Dr. Maho Yokoyama, Ph.D. Revisto por Hannah Simmons, M.Sc.

Making Life’s Reactions go Faster

Em organismos vivos, há muitas reações químicas ocorrendo. Estas reacções têm muitas funções diferentes, incluindo decompor os alimentos que comemos e obter energia a partir dos alimentos decompostos. Para facilitar isto, há um grupo de proteínas conhecidas como enzimas.

Enzimas aceleram (ou catalisam) estas reacções químicas, trabalhando com apenas um substrato para catalisar uma reacção. Muitas enzimas se unem para formar caminhos, levando a uma variedade de funções, como a contração muscular.

Função enzimática. Crédito da Imagem: Designua /

Factores Adicionais

Algumas enzimas requerem a adição de outra molécula não protéica para funcionar como enzima. Estas são conhecidas como cofactores, e sem estas enzimas permanecem dentro das formas inactivas de “apoenzyme”. Uma vez adicionado o cofactor, a enzima torna-se a “holoenzima” activa.

Cofactores podem ser iões, tais como iões de zinco e ferro, ou moléculas orgânicas, tais como vitaminas ou moléculas derivadas de vitaminas. Muitos destes cofactores fixam-se perto do local de ligação do substrato para facilitar a ligação do substrato à enzima. Os co-factores podem ser classificados como “grupos protéticos” ou “coenzimas”, dependendo de quão firmemente estão ligados à enzima; as coenzimas ligam-se mais frouxamente à enzima, e são assim modificadas durante a reacção enzimática, enquanto os grupos protéticos estão mais fortemente ligados à enzima e não são modificados.

Grupos protéticos

Estes podem ser iões, tais como iões Zn2+ usados em enzimas desidrogenase ou iões Fe2+ usados em fosfatases alcalinas. Moléculas como a triptofilquinona triptofano (TTQ) atuam como grupo protético em reações catalisadas pela metilamina desidrogenase. Outra molécula, a flavina adenina dinucleotídeo (FAD), pode ser refeita durante a reação enzimática, e portanto pode ser considerada como um grupo protético já que sua concentração total não se altera.

Transferindo Moléculas pelo uso de Coenzimas

Algumas coenzimas transferirão uma molécula durante a reação enzimática. Por exemplo, a coenzima A transfere grupos acyl. A tiamina pirofosfato é outra coenzima, que transfere aldeídos. O fosfato piridoxal transfere grupos amino, a biotina transfere dióxido de carbono (CO2) e a coenzima carbamida transfere grupos alquilo. Outras coenzimas, tais como nicotina adenina dinucleotídeo (NAD), coenzimas Q e FAD transferem electrões ou átomos de hidrogénio.

De Vitaminas para Cofactores

Coffactores à base de vitaminas são essenciais para processos como visão, coagulação do sangue e produção hormonal.

• Retinal, a versão aldeídica da vitamina A, são cofactores para opsinas que estão presentes no olho. As opsinas são apoproteínas responsáveis pela visão; a rodopsina é necessária para a visão com luz fraca, e a iodopsina é necessária para a visão com luz forte e cor.
• Tiamina pirofosfato, mencionada acima, é uma coenzima derivada da tiamina, ou vitamina B1. A tiamina pirofosfato é um co-fator em enzimas que catalisam a descarboxilação oxidativa e reações transketolase.
• Riboflavina, ou vitamina B2, é o precursor não só do DAD, mas também do mononucleotídeo flavinizante (FMN). Como mencionado acima, FAD transfere elétrons, e este também é o caso de FMN. Estas coenzimas também transportam átomos de hidrogênio para reações de oxidação no ciclo do ácido cítrico e na cadeia de transporte de elétrons.
• Vitamina B6 dá origem às coenzimas fosfato piridoxal e fosfato piridoxamínico. Até 120 enzimas requerem uma destas coenzimas como cofactores; estas incluem descarboxilases, desidratases, dessulfeiras, racemases, sinteses e transaminases. O fosfato piridoxal e o fosfato piridoxamina também estão envolvidos na decomposição de aminoácidos, os blocos de construção das proteínas.
• Vitamina B12, ou cobalamina, são modificados para se tornarem as coenzimas metilcobalamina e desoxiadenosilcobalamina. Estas coenzimas são necessárias nas enzimas que mudam a homocisteína para metionina, um aminoácido, e na oxidação de aminoácidos e ácidos gordos. Além disso, essas coenzimas auxiliam na remoção de um grupo metilo do folato de metila, que é necessário para regenerar o tetrahidrofolato, outra coenzima.
• Ácido ascórbico, ou vitamina C, é usado como co-fator em hidroxilases. Uma hidroxilase que necessita de vitamina C é a enzima que catalisa a hidroxilação da prolina e lisina, dois aminoácidos. Isto cria ligações cruzadas no colagénio, tornando a sua estrutura estável. A formação de ácidos biliares a partir do colesterol também requer a presença de vitamina C como cofactor.
• Gama-carboxilases pode requerer vitamina K como cofactor. Isto transfere CO2, e deixa um grupo de ácido carboxílico que é capaz de ligar o cálcio. As carboxilases gama catalisam a formação da osteocalcina, que é uma proteína responsável pela remodelação óssea, bem como a formação da protrombina, que é necessária para que o sangue coagule.

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Escrito por

Dr. Maho Yokoyama

Dr. Maho Yokoyama é um pesquisador e escritor científico. Ela recebeu seu Ph.D. da Universidade de Bath, Reino Unido, após uma tese no campo da Microbiologia, onde ela aplicou a genômica funcional ao Staphylococcus aureus . Durante os seus estudos de doutoramento, Maho colaborou com outros académicos em vários artigos e até publicou alguns dos seus próprios trabalhos em revistas científicas avaliadas por pares. Ela também apresentou seu trabalho em conferências acadêmicas ao redor do mundo.

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