Catalise enzimatica - Resumo

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Resumo sobre Mecanismos de Catálise Enzimática A aula de Bioquímica I, ministrada pelo Prof. Dr. Júlio César Borges, aborda os mecanismos de catálise enzimática, com foco especial nas enzimas proteolíticas, conhecidas como proteases. Essas enzimas desempenham um papel crucial na renovação de proteínas, reciclando aminoácidos para a formação de novas proteínas e gerando energia livre a partir desses compostos. As proteases são fundamentais em diversos processos biológicos, incluindo digestão, regulação celular, desenvolvimento, coagulação sanguínea e resposta inflamatória. O mecanismo de ação das proteases envolve a hidrólise de ligações peptídicas, que é um processo extremamente lento em condições neutras, levando de 10 a 1000 anos para ocorrer sem a presença de enzimas. Um dos principais tipos de proteases discutidos são as serina-proteases, que utilizam uma serina altamente reativa em seu mecanismo de catálise. Essa serina atua como um nucleófilo poderoso, atacando o carbono da carbonila na ligação peptídica, resultando em uma catálise covalente que forma um intermediário ligado à enzima. Um exemplo notável é a quimotripsina, que cliva ligações peptídicas adjacentes a aminoácidos hidrofóbicos volumosos. A especificidade das interações entre proteases e substratos é descrita por uma nomenclatura que indica a posição dos radicais amino e carboxílicos, permitindo uma compreensão mais clara das interações enzimáticas. A identificação do sítio ativo das serina-proteases é realizada através de estudos de cinética enzimática, que revelam que a reação ocorre em duas etapas: acilação e desacilação. A acilação resulta na formação de um intermediário acil-enzima, enquanto a desacilação envolve a liberação do grupo abandonador. A quimotripsina, por exemplo, é produzida no pâncreas e ativada no estômago por meio de um processo de ativação proteolítica. O sítio ativo é formado por uma tríade catalítica composta por aspartato, histidina e serina, que cria uma rede de ligações de hidrogênio, reduzindo o pKa da serina catalítica e formando um íon alcóxido reativo, que é um nucleófilo potente. Além das serina-proteases, a aula também menciona outros tipos de proteases, como cisteína-proteases, metalo-proteases e aspartato-proteases, que compartilham mecanismos de catálise semelhantes, mas diferem em suas estruturas e especificidades. A evolução das proteases é discutida, destacando a evolução divergente entre quimotripsina, tripsina e elastase, que apresentam alta similaridade estrutural e mecanismos de catálise semelhantes, mas diferem na especificidade por substratos. A convergência evolutiva é observada em proteases como quimotripsina, subtilisina e carboxipeptidase II, que, apesar de não apresentarem correlação em suas estruturas primária e terciária, utilizam mecanismos catalíticos semelhantes. Por fim, a aula destaca a importância dos inibidores de proteases, que são utilizados em diversos medicamentos, como o captopril, um inibidor da enzima conversora de angiotensina, amplamente utilizado no tratamento da hipertensão. A compreensão dos mecanismos de catálise enzimática e a função das proteases são essenciais para o desenvolvimento de terapias e medicamentos que visam regular processos biológicos fundamentais. Destaques As proteases são enzimas essenciais para a renovação de proteínas e reciclagem de aminoácidos. O mecanismo de ação das serina-proteases envolve a hidrólise de ligações peptídicas, com a participação de uma serina reativa. A quimotripsina é um exemplo de serina-protease que cliva ligações peptídicas adjacentes a aminoácidos hidrofóbicos. A identificação do sítio ativo e a cinética enzimática são fundamentais para entender o funcionamento das proteases. Inibidores de proteases, como o captopril, são importantes no desenvolvimento de medicamentos para tratar condições como hipertensão.