Aspartato aminotransferase - aspectos bioquímicos

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA 
Bases Bioquímicas da Vida 
 
Pábula Oliveira dos Santos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aspartato Aminotransferase: aspectos estruturais, 
funcionais e metabólicos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Teixeira de Freitas – BA 
2015 
2 
 
Sumário 
 
Bancos de dados utilizados ..................................................................................................................... 3 
Siglas ....................................................................................................................................................... 3 
Aspectos estruturais ................................................................................................................................ 5 
Ação enzimática .................................................................................................................................... 16 
Aspectos clínicos, funcionais e metabólicos ......................................................................................... 18 
Referências ............................................................................................................................................ 21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
Bancos de dados utilizados 
 
NCBI (National Center for Biotechnology Information) 
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/2805 
Pfam 
http://pfam.xfam.org/structure/1CQ8#tabview=tab0 
BRENDA 
http://www.brenda-enzymes.info/enzyme.php?ecno=2.6.1.1 
PDBsum 
http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/cgi-bin/pdbsum/GetPage.pl?pdbcode=1cq8 
Proteopedia 
http://proteopedia.org/wiki/index.php/1cq8 
PDBe 
http://www.ebi.ac.uk/pdbe/entry/pdb/1cq8 
GeneCards 
http://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=GOT1&keywords=2,6,1,1#orthologs 
MalaCards 
http://www.malacards.org/card/aspartate_aminotransferase_serum_level_of_qtl1?search=GO
T1 
OCA 
http://oca.weizmann.ac.il/oca-bin/ocashort?id=3II0 
Siglas 
 
Sigla Nomenclatura conhecida 
AST/GOT/TGO Aspartate Aminotransferase, Aspartate 
4 
 
transaminase, Aspartato Aminotransferase, 
Glutamic Oxaloacetic Transaminase, 
Transaminase Glutâmico Oxaloacética 
ALT/ TGP/GPT Alanina Aminotransferase, Alanine 
Transaminase, Transaminase Glutâmico 
Pirúvica, Glutamic-Pyruvic Transaminase 
PMP 
 
Pyridoxal phosphate 
PLP 
 
Pyridoxamine phosphate 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
ASPARTATO AMINOTRANSFERASE: ASPECTOS ESTRUTURAIS, FUNCIONAIS E 
METABÓLICOS 
 
Aspectos estruturais 
 
Para encontrar a enzima para este trabalho, a aspartate aminotransferase, primeiramente foi 
realizado uma pesquisa no site Brenda – Enzyme Database, com o qual se pode optar por 
diversas enzimas que formam as vias metabólicas. 
 
Em Pathway Maps, é possível localizar a enzima que desejar, seguindo o espectro do mapa 
metabólico. 
 
6 
 
A seta indicada acima mostra o link para a entrada do metabolismo do aspartato e da 
asparagina. Nele, é possível encontrar todas as enzimas envolvidas nesta etapa. 
 
Ao abrirmos o link da enzima, várias informações são geradas, como cofatores, organismos 
em que a enzima fora cristalizada, produtos/substratos, inibidores, sinônimos, propriedades 
moleculares (pH, solvente, temperatura), estrutura enzimática etc. 
 
Aspartate 
aminotransferase 
7 
 
Definida a enzima a ser trabalhada, o próximo passo foi buscar no Pfam.org uma sequência 
da enzima, aspartate aminotransferase, também chamada de aspartate transaminase ou 
serum glutamic oxaloacetic transaminase. Em português, pode ser denominada de 
transaminase glutâmico oxalacética (TGO), também chamada de aspartato 
aminotransferase (AST) e antigamente chamada de transaminase glutâmico-oxalacética do 
soro. 
 
O link para acesso a enzima somente estava relacionado à família das aminotransferases 
classe I e II. A partir disso, no canto direito da página foi escolhido a sequência 1CQ8, da 
aspartate aminotransferase. 
 
Clicando no link onde a seta está indicando, a página é direcionada a enzima propriamente 
dita, com indicações relevantes e outros links para maiores informações. 
 
8 
 
 
Os links indicados pelas setas na figura acima, PDBe, PDBsum e Proteopedia, 
respectivamente, foram de grande relevância para o trabalho e são aliados na busca por 
informações da enzima escolhida, além do panorama bidimensional e tridimensional que 
esses bancos de dados possuem. 
 
9 
 
 
Do lado direito da página, na aba Protein, pode-se visualizar a enzima em forma 
bidimensional ou sua estrutura secundária. 
 
10 
 
 
11 
 
 
Ainda no PDBsum, na aba Ligands, pode-se localizar o sítio ativo da enzima, em que o 
substrato é ligado. 
 
Em links, é disponibilizado uma série de sites e outros bancos de dados de enzimas e 
proteínas conhecidas e cristalizadas, que possuem outras características da enzima. 
12 
 
 
Já o PDBe foi utilizado para o download do arquivo .ent da enzima aspartate 
aminotransferase, onde no canto direito aparece as opções de como salvar o arquivo. Além 
disso, mais informações sobre a enzima pode ser encontrada, como estudos e pesquisas 
relacionadas à mesma, sua estrutura etc. 
Para a visualização tridimensional da estrutura da enzima, foi utilizado o programa Pymol. 
Nesta representação abaixo, por exemplo, observa-se a presença das três estruturas proteicas, 
alfa-hélice, beta-sheet e loop (laço). Também se pode observar, no centro da enzima, o sítio 
ativo, em amarelo pontilhado. 
 
Beta -Sheet 
Loop 
Alfa-hélice 
13 
 
 
No mapa metabólico humano, a aspartate aminotransferase se encontra na seta indicada na 
figura abaixo, de nomenclatura 2.6.1.1. Ela é de grande importância para obter energia para o 
ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico. 
 
Cofator 
14 
 
No banco de genes humanos, o Gene Cards, há informações importantíssimas sobre a AST 
ou TGO. O gene da enzima, chamado de GOT1 possui 33.904 bases e está localizado no 
genoma a partir da base 99.396.870 até a base 99.430.773. 
 
 
 
Na base de dados MalaCards, mostra-se as possíveis doenças em que o gene está 
relacionado. 
15 
 
 
 
Outras informações também podem ser obtidas, como os estudos recentes sobre a enzima e 
sua ação em doenças e outras atividades metabólicas. Além disso, mostra-se aspectos 
estruturais e morfológicos da enzima, como quantidade de aminoácidos quem compõem a 
proteína, cofatores, massa molar, estrutura quaternária etc. 
 
A AST/TGO humana citoplasmática foi cristalizada em 2009. O OCA disponibiliza vários 
estudos sobre a enzima procurada. 
 
16 
 
Ação enzimática 
 
A AST catalisa a interconversão de aspartato e αcetoglutarato em oxaloacetato e glutamato. 
Aspartato (Asp) + αcetoglutarato ↔ oxaloacetato + glutamato (Glu) 
A AST depende do PLP – Pyridoxal Phosphate (Vitamina B6) como cofator para 
transferência de grupos amina do aspartato para o cetoglutarato, com formação de glutamato e 
oxalacetato. Este é reduzido a malato por ação da malato desidrogenase (MDH), enquanto que 
a coenzima NADH é oxidada a NAD. 
Na degradação de aminoácidos, após a conversão de αcetoglutarato a glutamato, o glutamato 
subsequentemente sofre desaminação oxidativa para formar íons amônio, que são excretados 
como ureia. Na reação inversa, aspartato pode ser sintetizado a partir de oxaloacetato, que é 
um intermediário chave no ciclo do ácido cítrico. 
 
A AST converte o oxalacetatoem aspartato, na mitocôndria. O aspartato é exportado para o 
citoplasma, onde outra AST regenera o oxalacetato. Os outros substratos e produtos na 
reação, o glutamato e o 2-oxoglutarato, são necessários para o transporte do malato e do 
aspartato. 
Enzima 
Substrato 
17 
 
Como com todas as transaminases, a AST opera através de duplo reconhecimento de 
substrato; isto é, é capaz de reconhecer e ligar-se seletivamente a dois aminoácidos (Asp e 
Glu) com diferentes cadeias laterais. Em ambos os casos, a reação de transaminase consiste 
em duas semirreações semelhantes que constituem o que é referido como um mecanismo de 
ping-pong. 
 
As aminotransferases são exemplos clássicos de enzimas que catalisam reações bimoleculares 
do tipo ping-pong. Em tais reações, o primeiro substrato precisa deixar o sítio ativo antes que 
o segundo substrato possa se ligar. Assim, o aminoácido que chega ao sítio ativo liga-se a ele, 
doa o seu grupo amino ao piridoxal fosfato (PLP) e sai na forma de um α-cetoácido. A seguir 
o α-cetoácido que entra é ligado, aceita o agrupamento amino da piridoxamina fosfato (PMP) 
e sai na forma de aminoácido. 
Na primeira semirreação, o aminoácido 1 (por exemplo, L-Asp) reage com o complexo 
enzima+PLP para gerar um cetoácido (oxaloacetato) e a enzima modificada+PMP. Na 
segunda semirreação, cetoácido 2 (αcetoglutarato) reage com a enzima+PMP para produzir o 
aminoácido 2 (L-Glu), regenerando o estado original da enzima e PLP no processo. A 
formação de um produto racêmico (D-Glu) é muito raro. As reações catalisadas pelas 
aminotransferases são livremente reversíveis, tendo uma constante de equilíbrio de 
aproximadamente 1,0 (ΔG ≈ OkJ/mol). 
18 
 
Aspectos clínicos, funcionais e metabólicos 
 
A AST/TGO é encontrada no citoplasma e nas mitocôndrias de muitas células, primariamente 
no fígado, coração, músculos esqueléticos, rins, pâncreas e hemácias. As aminotransferases 
TGP (Transaminase Glutâmico Pirúvica ou Alanina Aminotransferase ALT) e TGO são 
indicadores sensíveis de dano nas células hepáticas, em diferentes tipos de doenças. Contudo, 
níveis altos dessas enzimas não são indicadores, necessariamente, de alguma doença hepática 
estabelecida. Deve-se estudar o quadro clínico geral para determinar um diagnóstico mais 
preciso da situação. 
São encontrados níveis mais altos de TGO e TGP em desordens que causam a morte de 
numerosas células (necrose hepática extensa). Isso acontece nas hepatites agudas A ou B, no 
dano pronunciado infligido por toxinas como o de uma overdose de paracetamol (Tylenol), ou 
quando o fígado é privado de sangue fresco, que traz oxigênio e nutrientes. As transaminases, 
nessas situações, podem variar de dez vezes os limites superiores do normal para milhares de 
unidades por mililitro. 
 
Os níveis de AST/TGO geralmente aumentam nas primeiras 12 horas da lesão e permanecem 
elevados por cinco dias. Assim, o teste sanguíneo para as enzimas TGP e TGO é comumente 
utilizado, por exemplo, quando ocorre dano ao músculo cardíaco, como no infarto do 
miocárdio e na avaliação dos danos ao fígado. 
Níveis moderadamente aumentados dessas enzimas podem ser causados comumente por 
gordura no fígado (esteatose). A causa mais freqüente de fígado gorduroso é o consumo 
19 
 
excessivo de álcool. Outras causas de fígado gorduroso incluem a diabetes e a obesidade. A 
hepatite C também está se tornando uma causa importante de elevações das transaminases. 
O AST aumenta mais do que o ALT em hepatite induzida pelo álcool, cirrose e câncer 
metastático do fígado. O ALT aumenta mais do que o AST no caso da hepatite viral ou 
induzida por drogas e obstrução hepática devido a outras causas que não malignidade. 
O grau de aumento da enzima fornece informações quanto à possível fonte do problema. A 
duplicação é sugestiva de um problema obstrutivo, muitas vezes necessitando de intervenção 
cirúrgica. Um aumento de 10 vezes na ALT e AST indica uma provável hepatite. 
Níveis de TGO e TGP Doenças relacionadas 
Normal TGO = até 40 U/L 
TGP = até 30 U/L 
Níveis normais; 
Elevada 
 
> 1.000 a 3.000U/L 
 
Hepatites virais graves; 
1.000 a 2.000U/L 
 
Fase aguda da obstrução 
biliar (ex.: cálculo 
obstruindo o ducto biliar 
comum), porém com 
decréscimo rápido dos 
níveis para < 300 U/L; 
> 1.000 U/L Doenças associadas com 
lesão hepatocelular extensa 
como hepatites virais, 
hepatopatias isquêmicas 
(hipotensão prolongada, 
insuficiência cardíaca 
aguda...), hepatopatias 
tóxicas ou induzidas por 
drogas; 
< 300 U/L Colestase intra ou extra-
hepática sem lesão 
hepatocelular importante; 
50 a 200 U/L Hepatopatias crônicas não 
muito graves e lesões focais 
(ex.: cirrose de Laennec, 
hepatite viral anictérica, 
invasão tumoral). 
 
As três as transaminases mais importantes entre as mais de sessenta produzidas no fígado são: 
a alanina aminotransferase (ALT ou TGP), a aspartato aminotransferase (AST ou TGO) e a 
20 
 
gama glutamil transaminase (GGT). São as três principais para se diagnosticar problemas 
hepáticos, observando sempre que nenhuma delas é específica do fígado. 
Após o infarto do miocárdio, várias enzimas, incluindo essas aminotransferases, vazam das 
células lesadas e passam para a corrente sanguínea. A determinação da concentração no soro 
sanguíneo de duas aminotransferases pelos testes de SGPT e SGOT (S simboliza soro) e de 
uma outra enzima cardíaca, a creatina quinase (o teste SCK), pode fornecer informações a 
respeito da severidade e do estágio da lesão no coração. Após um ataque cardíaco, a creatina 
quinase é a primeira enzima a aparecer no sangue e, também, a desaparecer rapidamente. A 
GOT é a próxima enzima a aparecer e, pouco depois, aparece a GTP. A lactato desidrogenase 
também escapa do músculo cardíaco injuriado ou anaeróbico. 
As determinações de SGOT e SGTP são também importantes na medicina industrial para 
determinar se as pessoas expostas ao tetracloreto de carbono, ao clorofórmio ou a outros 
solventes empregados nas indústrias químicas, de limpeza a seco e outras, apresentam lesão 
hepática. Esses solventes provocam a degeneração hepática, com extravasamento na corrente 
sanguínea de várias enzimas das células hepáticas lesadas. As transaminases, muito ativas no 
fígado e cuja atividade pode ser detectada em quantidades muito pequenas, são muito úteis na 
monitorização do soro sanguíneo de pessoas expostas a riscos nessas indústrias químicas. 
Várias drogas comumente usadas encontram-se relacionadas ao aumento da AST dentre elas: 
isoniazida, fenotiazinas, clorotiazida, gentamicina, eritromicina, cloranfenicol, progesterona, 
esteróides anabolizantes, opiáceos, indometacina, halotano, metildopa e uso prolongado de 
aspirina. A uremia encontra-se associada com a redução da atividade da AST. 
Os valores normais das transaminases variam entre si e variam também entre os sexos 
masculino e feminino. A AST/TGO nos homens é de 37 U/L e nas mulheres de 31U/L. A 
idade também é um fator determinante na variação dos valores das transaminases. Em adultos 
saudáveis, ALT/TGP e AST/TGO apresentam-se substancialmente mais elevadas em homens 
do que em mulheres e variam de acordo com a idade. Até aproximadamente os 15 anos de 
idade, o nível de AST/TGO é levemente maior que o ALT/TGP, enquanto que em adultos, a 
ALT/TGP tende a ser maior que a AST/TGO. Acima de 60 anos, ALT/TGP e AST/TGO 
tornam-se praticamente em níveis iguais. 
Existem fatores não relacionados com doenças que também alteram os resultados das 
transaminases. Se a retirada do sangue foi realizada na parte da tarde, a AST/TGO pode ter 
21 
 
uma variação de 45% em relação ao sangueretirado na parte da manhã. A diferença de 
resultados em dias seguidos chega a 10% na AST/TGO e 30 % na ALT/TGP. 
Nos homens afros descendentes, os níveis são 15% superiores aos homens de raça branca. 
Pessoas acima do peso ideal podem ter resultados 30 a 40% superiores em ambas as 
transaminases. A prática de exercícios extenuantes eleva em até três vezes a AST/TGO e os 
exercícios aeróbicos, de forma rotineira, reduzem em até 20% a ALT/TGP. 
É importante saber que os resultados alterados das taxas de transaminases oferecem 
informações não muito especificas e nem conclusivas, já que estas enzimas estão presentes 
em vários órgãos no organismo humano. Entretanto, indicam que pode existir algum 
problema em algum órgão. Exames adicionais deverão ser solicitados para o correto 
diagnostico da causa do problema. 
Referências 
 
Kirsch JF, Eichele G, Ford G, Vincent MG, Jansonius JN, Gehring H, et al. (1984). 
"Mechanism of action of aspartate aminotransferase proposed on the basis of its spatial 
structure". J Mol Biol 174 (3): 497–525. doi:10.1016/0022-2836(84)90333-4 
Shen H, Damcott C, Shuldiner SR, Chai S, Yang R, Hu H, Gibson Q, Ryan KA, Mitchell BD, 
Gong DW. Genome-wide association study identifies genetic variants in GOT1 determining 
serum aspartate aminotransferase levels. J Hum Genet. 2011 Nov; 56(11): 801-5. doi: 
10.1038/jhg.2011.105. Epub 2011 Sep 8. 
Varaldo C. Os resultados dos exames das transaminases devem ser observados com muita 
precaução, 2008. Acesso em: 29 de Out de 2015. Disponível em: 
http://hepato.com/p_transaminases/002_transamin_port.php#sthash.CqRJ6B6F.dpuf 
Wikipédia. Aspartate transaminase. Disponível em: 
https://en.wikipedia.org/wiki/Aspartate_transaminase Acesso em: 20 de Out de 2015. 
Wikipédia. Transaminase glutâmico-oxalacética. Disponível em: 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Transaminase_glut%C3%A2mico-oxalac%C3%A9tica Acesso 
em: 23 de Out de 2015. 
Nelson, David L; Cox, Michael M. Lehninger princípios de bioquímica. 3. ed. -- São Paulo 
2002. 
22 
 
McPhee, Stephen J; Ganong, William F. Fisiopatologia da doença [recurso eletrônico]: uma 
introdução à Medicina Clínica – 5. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre: AMGH, 2011. 
Moyes, Christopher D.; Schulte, Patricia M. Princípios de Fisiologia Animal. Editora Artmed, 
2009.