regulacao enzimatica

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Inibição Enzimática 
Enzimas catalisam inúmeros processos biológicos e inibir estes processos é o alvo principal 
de diversas drogas. Inibidores são moléculas capazes de interferir na ação das enzimas, 
diminuindo ou parando a catálise enzimática. 
Ácido 
acetilsalicílico 
COX-2 
Classificação 
 Irreversíveis 
 Reversíveis – dissociação rápida do complexo 
enzima-inibidor 
• Competitiva 
• Incompetitiva 
• Mista 
• Não competitiva 
Inibidores reversíveis 
1. Inibição competitiva 
• O inibidor ocupa o sítio ativo, impedindo a ligação do substrato (estruturalmente 
semelhantes). 
1. Inibição competitiva 
• A variável aKm é o Km observado na presença 
do inibidor; 
•A ligação reversível entre enzima e inibidor 
permite o deslocamento da ligação a favor do 
substrato através do aumento de sua 
concentração; 
• Quando [S] excede [I] a probabilidade do 
inibidor se ligar à enzima diminui e a reação 
apresenta o valor normal de Vmáx; 
• Entretanto, quando [S] atinge V0=1/2Vmáx, a 
constante aparente Km na presença do inibidor, 
através do fator a. 
-1/αKm 
Um inibidor competitivo diminui a velocidade de catálise por reduzir a 
proporção de enzima ligada a substrato. 
1. Inibição competitiva - Exemplo 
CO2
- 
CH2 
CH2 
CO2
- 
Succinato 
CO2
- 
CH 
CH 
CO2
- 
Fumarato 
Succinato 
desidrogenase 
Malonato 
CO2
- 
CH2 
CO2
- 
Inibidores reversíveis 
2. Inibição incompetitiva 
• O inibidor não ocupa o sítio ativo. Se liga a outro sítio na enzima e, diferente do inibidor 
competitivo, se liga somente ao complexo ES – sítio de inibição criado quando a enzima se 
liga ao substrato. 
2. Inibição incompetitiva 
•Na presença de um inibidor 
acompetitivo, Vmáx diminui; 
• Km aparente também diminui, porque a 
[S] necessária para atingir 1/2Vmáx diminui 
através do fator a’. 
•Razão Km/Vmax permanece a mesma. α' α’/Vmax 
Atua decrescendo o número de 
turnover ao invés de diminuir a 
proporção de enzima ligada ao 
substrato. 
Inibidores reversíveis 
3. Inibição mista 
• O inibidor pode ligar a enzima livre ou o complexo ES – substrato e inibidor se ligam 
simultâneamente em sítios diferentes. 
3. Inibição mista 
• Um inibidor misto afeta Km e Vmáx. 
α’/Vmax 
-α’/αKm 
Diminui o número total de enzimas 
ativas sem diminuir a proporção de 
moléculas ligadas ao substrato, mas 
não é sobrepujada pelo aumento 
da concentração de substrato. 
Inibidores reversíveis 
4. Inibição não competitiva 
• Caso raro, medido experimentalmente, onde a = a’; 
• Diminui Vmáx sem alterar Km; 
1/v0 
1/Vmax 
-1/KM 
1/[S] 
KI = K’I 
-α’/αKm 
Inibidor liga-se a um sítio alostérico e desativa a enzima 
1/v0 
Slope = 
KM/Vmax 
1/Vmax 
-1/KM 
1/[S] 
1/v0 
1/Vmax 
-1/KM 
1/[S] 
1/v0 
1/Vmax 
-1/KM 
1/[S] 
1/v0 
1/Vmax 
-1/KM 
1/[S] 
Tipos de inibição - Resumo 
Inibição Irreversível 
• Na inibição irreversível, o inibidor se liga covalentemente à enzima, ou destrói um 
grupamento funcional, ou forma um complexo estável por associação não covalente 
estável. 
•Importantes para elucidar o mecanismo enzimático. 
 
 
•Reagentes específicos de grupamentos; 
 
•Marcadores de afinidade (análogos de substrato); 
 
•Inibidores suicidas; 
 
 
Quimiotripsina 
Reagentes específicos de grupamentos 
Diisopropiylfluorophosphate (DIFP) 
Marcadores de afinidade (análogos de substrato) 
Modifica centro ativo e é estruturalmente semelhante ao substrato, mais 
específicos para o centro ativo. 
Inibidores suicidas ou inibidores baseados em mecanismo 
Substratos quimicamente modificados. 
Meio mais específico de modificar o centro ativo. 
É processado pelo mecanismo catalítico normal. 
Intermediário inativa enzima por modificação covalente. 
Penicilina 
Esquema de peptideoglicano. Glicídeos em amarelo, tetrapeptídeo em 
vermelho, ponte de pentaglicina em azul. 
Análogos do estado de transição 
Ex:. Prolina racemase 
 
Estado de transição – carbono alfa trigonal e não tetraédrico. 
 
Inibidor se liga 160 vezes mais do que prolina. 
Enzimas Regulatórias 
Enzimas regulatórias 
•Enzimas que se comportam de acordo com a cinética de Michaelis-Menten têm sua 
atividade regulada pela lei de ação das massas: se o substrato estiver presente, elas 
catalisam. 
 
•As vias de reação na célula também necessitam serem reguladas para funcionarem de 
modo coerente. 
Como regular o metabolismo? 
 
Regulando as enzimas 
• Apresentam atividade catalítica aumentada ou diminuída em resposta a sinais específicos; 
 
• Enzimas regulatórias podem controlar a velocidade de uma reação, modulando toda a 
cadeia metabólica, de acordo com as necessidades de energia, crescimento e reparo da 
célula; 
 
• Na maioria dos sistemas multi enzimáticos, a primeira enzima da sequência é a regulatória. 
Esta estratégia permite que cadeias de reações que gerariam produtos desnecessários em 
um determinado momento sejam reguladas em suas etapas iniciais; 
 
• Existem também outras enzimas, ao longo de um sistema como este, capazes de regular 
etapas intermediárias, modulando o fluxo ao longo de uma determinada via; 
 
• As enzimas alostéricas agem através da ligação não covalente de compostos regulatórios 
(moduladores alostéricos), que são pequenos metabólitos ou co-fatores; 
 
• Outras enzimas são reguladas por modificações covalentes reversíveis. 
Enzimas regulatórias 
Aspartato transcarbamoilase 
(participa da via de síntese de nucleotídeos) 
• 12 cadeias polipeptídicas organizadas 
em uma subunidade catalítica (azul e 
roxo) e outra regulatória (vermelha e 
amarela). 
Mudança conformacional em resposta à ligação de 
um modulador – Enzimas alostéricas 
• Mudanças conformacionais induzidas 
por ligantes podem tornar a enzima 
mais, ou menos ativa; 
• Em muitos casos o modulador pode 
ser o próprio substrato (enzimas 
homotrópicas); 
• Quando o modulador não é o 
substrato, a enzima é chamada 
heterotrópica; 
• Enzimas alostéricas têm, geralmente, 
um ou mais sítios de ligação ao 
modulador; 
• Cada sítio é específico para um tipo 
de modulador; 
• A maioria das enzimas alostéricas 
apresentam duas ou mais subunidades. 
• Em alguns sistemas multi enzimáticos a enzima regulatória é 
inibida pelo produto final daquela via, sempre que a 
concentração deste produto exceder as necessidades celulares; 
• Quando a enzima regulatória tem sua atividade diminuída, as 
outras enzimas podem operar em velocidades diferentes, de 
acordo com a quantidade de seus respectivos substratos; 
• A velocidade de produção de um determinado produto é desta 
forma regulada de acordo com as necessidades da célula 
(inibição por feedback). 
•Os inibidores por feedback geralmente não exibem semelhança 
estrutural com o substrato ou com o produto da enzima que 
inibem. 
Passos regulatórios são catalisados 
por enzimas alostéricas 
Etapa limitante 
Duas vias metabólicas cooperam para formar um único produto. 
Enzimas alostéricas apresentam propriedades 
cinéticas que diferem do comportamento Michaelis-
Menten 
Respondem a variações na concentração de substrato além de sua 
susceptibilidade de regulação por outras moléculas. 
Cinética sigmoidal 
Como explicar a forma sigmóide? 
•As enzimas alostéricas podem ter 
vários centros ativos em diferentes 
cadeias peptídicas. 
 
•A enzima pode existir em duas 
conformações ou estados diferentes. 
 
•Estado R, conformação ativa, estado 
T, menos ativo. 
 
•R e T estão em equilíbrio na ausência 
de substrato, com diferença de 
estabilidade bastante pequena  
conversãoespontânea impulsionada 
pelo ambiente celular. 
 
•Regra de simetria – Todas as 
subunidades devem estar T ou R (a 
conformação de todas as subunidades 
muda simultaneamente). 
 
•Substrato se liga mais prontamente a 
forma R do que à forma T. 
A ligação do substrato rompe o equilíbrio 
T  R em favor de R – cooperatividade. 
Modelo concertado (1965): 
O Modelo sequencial também pode ser responsável por 
efeitos alostéricos (1966). 
As subunidades da enzima alostérica sofrem mudanças na estrutura, mecanismo 
de encaixe induzido. 
 
A ligação do substrato em um centro influencia a ligação aos centros vizinhos, 
sem necessariamente induzir uma transição abrangendo a enzima inteira. 
 
Mudanças estruturais em uma subunidade são traduzidas para as demais através 
das interações não covalentes das interfaces. 
Explica a cooperatividade negativa de algumas enzimas – as mudanças 
conformacionais induzidas podem reduzir a probabilidade de a enzima se ligar a 
mais moléculas do mesmo tipo. 
A cooperatividade significa que as 
enzimas alostéricas exibem um efeito 
limiar: abaixo de certa [S] pouca 
atividade enzimática. Após o limiar ter 
sido alcançado a atividade enzimática 
rapidamente aumenta. 
Como explicar a capacidade de sensores de sinal das enzimas 
alostéricas? 
As moléculas reguladoras alteram o equilíbrio entre as formas T e R. 
Efetor positivo  estabiliza forma R 
 
Efetor negativo  estabiliza forma T 
Efetor positivo  limiar de [S] Efetor negativo  limiar de [S] 
Propriedades cinéticas de enzimas alostéricas 
Curva de saturação sigmóide reflete cooperatividade entre as subunidades. 
• Algumas enzimas alostéricas heterotrópicas respondem ao modulador, alterando k0.5, 
sem alterar Vmáx, resultando em uma velocidade maior (+) ou menor (-) em uma mesma 
concentração de substrato. 
• Outras enzimas heterotrópicas podem responder ao modulador alterando Vmáx sem 
alterar k0.5 – menos comum. 
A alosteria não é uma propriedade limitada 
às enzimas. 
Ex:. Hemoglobina – “enzima honorária” 
Outras estratégias de 
regulação 
Modificações covalentes reversíveis 
(De) Fosforilação 
Clivagem proteolítica 
Irreversível