Inibição Enzimática_FINAL

Prévia do material em texto

Inibição Enzimática
	Um inibidor é qualquer substancia que reduza a velocidade de uma reação enzimática (JÚNIOR, 2001) e a reação enzima/inibidor é muitas vezes complexa [Amine, et al., 2006].
	Segundo Marques e Yamanaka (2008), o conceito biológico de inibidor enzimático diz respeito à substância que é capaz de interferir, de maneira específica, na taxa de uma reação de catálise enzimática, retardando ou reduzindo o processo ou a especificidade biológica da reação. Os processos de inibição de enzimas estão divididos em dois tipos, inibição reversível e inibição irreversível. A diferença básica está na formação do complexo enzima/inibidor, que pode ou não ser desfeito por etapas de diluição ou diálise, dependo do processo.
Figura 1. Tipos de Inibidores
Fonte: http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/lista_exerc/cinetica_enzimatica.pdf
	
	
Inibição Reversível
	Os inibidores reversíveis levam à formação de um complexo em um sistema em equilíbrio, no qual a enzima apresenta um grau definido de inibição, que é dependente das concentrações dos reagentes no meio (enzima, inibidor e substrato), permanecendo constante a partir de um tempo determinado. O processo de inibição reversível pode ser dividido em três tipos básicos: competitivo, não competitivo e incompetitivo (Marques e Yamanaka, 2008).
Inibição Reversível Competitiva
	Um inibidor competitivo é uma substância que se combina com uma enzima livre de uma forma tal que impede a ligação do substrato (JUNIOR, 2001).
	Neste processo, o inibidor (I) geralmente apresenta características estruturais e afinidades semelhantes às do substrato (S) ao qual ele está interferindo, competindo com este pelo mesmo sítio de ligação da enzima (E). Uma vez que este inibidor consegue se ligar à enzima, esta não o converte em produto (P), levando à formação de um complexo inativo (EI), o que impede a enzima de efetuar nova catálise. Como o processo é reversível, a simples adição de uma maior quantidade de substrato pode deslocar o equilíbrio de modo a favorecer a formação do complexo enzima-substrato (ES), minimizando a probabilidade de uma molécula de inibidor se ligar à enzima (MARQUES e YAMANAKA, 2008). O processo de inibição reversível competitiva é descrito pela reação 1:
Figura 2. Reação que descreve a Inibição Competitiva
 
onde a constante para a formação do complexo-inibidor também é conhecida como constante de inibição (Ki), podendo expressar o grau de interação entre um respectivo inibidor enzimático e a enzima inibida (MARQUES e YAMANAKA, 2008).
	A combinação do inibidor com a enzima provoca uma mudança na conformação (estrutura terciária ou quaternária) da enzima que deforma o sitio do substrato e, portanto, impede o substrato de se ligar (JUNIOR, 2001).
Figura 3. Modelos de Inibição Competitiva: S e I são mutuamente exclusíveis. (1) Modelo clássico. S e I competem pelo mesmo sítio de ligação. I deve se assemelhar estruturamente a S. (2) I e S são mutuamente exclusíveis por causa do impedimento estérico. (3) I e S compartilham de um grupo de ligação comum na enzima. (4) Os sítios de ligação para S e I são distintos, porém sobrepostos. (5) A ligação de I a um sítio distinto de inibição causa uma mudança conformacional na enzima que deforma ou mascara o sitio de ligação do substrato (e vice-versa)
Fonte: http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/lista_exerc/cinetica_enzimatica.pdf
	De acordo com JUNIOR (2001), a velocidade inicial da reação é proporcional a concentração no estacionário do complexo enzima-substrato (ES). Todas as reações são reversíveis. A velocidade inicial 	máxima, na presença de um inibidor competitivo é igual a Vmáx (velocidade inicial máxima em ausência de inibidor). A Km aparente (medido como [S] par a 0,5Vmáx) aumentará na presença de um inibidor competitivo porque, qualquer que seja a concentração deste ultimo, existirá uma fração de enzima sob a forma de EI, a qual não possui afinidade pelo S. A equação de velocidade pode ser facilmente deduzida a partir de condições de equilíbrio rápido:
Figura 4. Representação gráfica da inibição competitiva, onde [A] = [S].
Fonte: http://w3.ualg.pt/~pmartel/cadeiras/enzimologia/aula11.pdf
Figura 5. Representação gráfica da inibição competitiva na presença e na ausência de um inibidor competitivo.
Fonte: http://www2.bioqmed.ufrj.br/enzimas/inibidores.htm
Figura 6. Representação gráfica da inibição competitiva na forma recíproca - Gráfico de Lineweaver-Burke
Fonte: http://w3.ualg.pt/~pmartel/cadeiras/enzimologia/aula11.pdf
Figura 7. Representação gráfica da inibição competitiva na forma recíproca, na presença e na ausência de um inibidor competitivo - Gráfico de Lineweaver-Burke
Fonte: http://www2.iq.usp.br/docente/fgueiros/enzimas_2_-_FG2012.pdf
Inibição Reversível Não Competitiva
	Se o inibidor não se ligar somente à enzima, mas também ao complexo enzima-substrato, o centro ativo perde a sua conformação e consequentemente perde também a sua função catalítica. Neste caso, o substrato e o inibidor não competem entre si (inibição não competitiva) (BARBOSA, 2008). Ou seja, neste processo, o inibidor liga-se a um sítio diferente do sítio de ligação do substrato, o que indica que a inibição não pode ser revertida pela adição de quantidades de substrato. Ocorre a formação de complexos, tanto entre a enzima e o inibidor (EI), quanto entre este e o substrato (EIS). Um inibidor não competitivo apresenta um comportamento de remoção da enzima ativa da solução, o que resulta na diminuição da velocidade da reação, devido à quantidade de enzima livre (MARQUES e YAMANAKA, 2008). A reação 2 demonstra o processo de inibição não competitivo:
Figura 8. Reação que descreve a inibição não competitiva.
	De acordo com JUNIOR (2001), Podemos observar pelas reações de equilíbrio que, em qualquer concentração de inibidor, uma concentração infinitamente alta de substrato não consegue levar toda enzima sobe forma de ES que é a forma produtiva. Em qualquer [I] uma parte da enzima permanecerá sob a forma de complexo não produtivo ESI, donde podemos prever que Vmáx em presença de um inibidor não competitivo (Vmáx) será menor que Vmáx observado na ausência de inibidor. O valor Km (medido a uma [S] quando v é igual a 0,5Vmáx) permanece o mesmo na presença do inibidor não competitivo porque, qualquer que seja a concentração do inibidor, as formas da enzima que podem combinar com S (E e EI) apresentam a mesma afinidade para com o S. O efeito final de um inibidor não competitivo é fazer com que haja menor quantidade de enzima presente. A equação é dada por:
	Como previsto, observa-se que o único efeito de um inibidor não competitivo é diminuir o Vmáx (JUNIOR, 2001).
Figura 9. Representação gráfica da inibição não competitiva, onde [A] = [S].
Fonte: http://w3.ualg.pt/~pmartel/cadeiras/enzimologia/aula11.pdf
Figura 10. Representação gráfica da inibição não competitiva, na presença e na ausência do inibidor.
Fonte: http://www2.bioqmed.ufrj.br/enzimas/inibidores.htm
Figura 11. Representação gráfica da inibição não competitiva na forma recíproca - Gráfico de Lineweaver-Burke
Fonte: http://w3.ualg.pt/~pmartel/cadeiras/enzimologia/aula11.pdf
Figura 12. Representação gráfica da inibição não competitiva na forma recíproca, na presença e na ausência do inibidor - Gráfico de Lineweaver-Burke.
Fonte: http://www2.iq.usp.br/docente/fgueiros/enzimas_2_-_FG2012.pdf
	Inibidores competitivos e não competitivos afetam diferentemente a cinética enzimática [Segel, 1976]. Um inibidor competitivo não altera a velocidade máxima (Vmáx), mas aumenta a constante de Michaelis-Menten (Km) por outro lado uma inibição não competitiva resulta na manutenção de KM e no decréscimo de Vmáx (BARBOSA, 2008).
Inibição Irreversível
	Neste processo, a interação enzima-inibidor resulta na formação de uma ligação covalente entre o centro ativo enzimático e o inibidor (BARBOSA, 2008). O inibidor liga-se ao sítio ativo da enzima de maneira irreversível,geralmente por formação de ligações covalentes, podendo até promover a destruição de grupos funcionais essenciais para a enzima. A inibição irreversível é progressiva, aumentando com o tempo, até atingir máxima inibição. Os inibidores irreversíveis são muito úteis em estudos de mecanismo de reação (MARQUES e YAMANATA, 2008).
Figura 13. Reação que descreve a inibição irreversível.
	Alguns inibidores irreversíveis são VENENOS, como é o caso de inseticidas organofosforados e carbamatos que inibem a acetilcolinesterase (aceticoline acetilhidrolase, EC 3.1.1.7). Essa enzima hidrolisa a acetilcolina do cérebro (UFRJ, 2006. Disponível em: <http://www2.bioqmed.ufrj.br/enzimas/inibidores.htm>. Acessado em: 30 set. 2014).
Referências Bibliográficas
Amine, A.; Mohammadi, H.; Bourais, I.; Palleschi, G. 2006. Enzyme inhibition-based biosensors for food safety and environmental monitoring. Biosensors and Bioelectronics, 21, 1405-1423.
BARBOSA, A. R. D. B. CONSTRUÇÃO DE UM BIOSSENSOR PARA O DOSEAMENTO DE UREIA BASEADO NA INIBIÇÃO ENZIMÁTICA DA AMIDASE DE PSEUDOMONAS AERUGINOSA COM RECURSO A UM ELÉCTRODO SELECTIVO DE IÕES AMÔNIO. 2008. 84 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Instituto Politécnico de Lisboa, Lisboa, 2008.
BIANCONI, M. L. Efeito de Inibidores na Atividade Enzimática. Universidade Federal do Rio de Janeiro. Disponível em: < http://www2.bioqmed.ufrj.br/enzimas/inibidores.htm>. Acessado em: 29 set. 2014
JUNIOR, A. F. Enzimas e suas aplicações – Cinética enzimática. Universidade Federal de Santa Catarina. Disponível em: <http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/lista_exerc/cinetica_enzimatica.pdf>. Acessado em: 29 set. 2014.
MARQUES, P. R. B. O.; YAMANAKA, H. Biossensores baseados no processo de inibição enzimática. Química Nova, Araraquara, Vol. 31, No. 7, 1791-1799, 2008.
Segel, i.H. 1976. In Biochemical Calculation: How to solve Mathematical Problems in General Biochemistry, 2nd ed, Wiley, New York, 208-272.
Universidade de São Paulo. TÍTULO??. Universidade de São Paulo. Disponível em: < http://www2.iq.usp.br/docente/fgueiros/enzimas_2_-_FG2012.pdf>. Acessado em: 29 set. 2014.
Universidade do Algarve. Inibição Enzimática. Universidade de Algarve. Disponível em: <http://w3.ualg.pt/~pmartel/cadeiras/enzimologia/aula11.pdf>. Acessado em: 29 set. 2014.
Universidade Federal Fluminense. Cinética Enzimática. Universidade Federal Fluminense. Disponível em: <http://www.uff.br/gcm/GCM/graduacao_arquivos/aulas/veterinaria/aulacinenz.pdf>. Acessado em: 29 set. 2014.