Coenzimas e Cofatores
Coenzimas e cofatores são os auxiliares não proteicos que muitas enzimas requerem para catalisar reações. Eles fornecem uma química que as cadeias laterais de aminoácidos sozinhas não conseguem oferecer: transferindo elétrons, transportando grupos funcionais ou posicionando um íon metálico reativo no sítio ativo. Esta área agrupa as principais classes dessas moléculas auxiliares e as enzimas que delas dependem.
Definition
Um cofator é um componente químico não proteico necessário para a atividade de uma enzima; cofatores orgânicos são denominados coenzimas, um cofator firmemente ou covalentemente ligado é um grupo prostético, e a proteína cataliticamente inativa que carece de seu cofator é uma apoenzima que se torna uma holoenzima ativa uma vez que o cofator está ligado.
Scope
A área abrange as coenzimas orgânicas (incluindo transportadores redox como NAD+ e FAD e as muitas coenzimas derivadas de vitaminas), cofatores inorgânicos de íons metálicos, as enzimas metalodependentes que os utilizam e a categoria mais ampla de cofatores orgânicos e grupos prostéticos fortemente ligados. É organizada como uma visão geral de referência da bioquímica dos cofatores enzimáticos, e não como orientação clínica.
Sub-topics
Core questions
- Que química os cofatores adicionam que as cadeias laterais de proteínas não conseguem fornecer?
- Como as coenzimas se distinguem dos grupos prostéticos e dos cofatores de íons metálicos?
- Quais vitaminas servem como precursoras de coenzimas e como isso liga a nutrição à função enzimática?
- Como as enzimas adquirem e discriminam entre íons metálicos?
Key concepts
- Apoenzima, holoenzima e ligação de cofator
- Coenzima versus grupo prostético
- Cossubstrato (dissociável) versus cofatores fortemente ligados
- Coenzimas redox como transportadores de elétrons
- Coenzimas de transferência de grupo
- Coenzimas derivadas de vitaminas
- Cofatores de íons metálicos e metaloenzimas
- Regeneração e renovação de cofatores
Mechanisms
Cofatores ampliam o repertório catalítico das proteínas. Coenzimas redox como NAD+ e FAD transportam elétrons e hidretos entre substratos e vias respiratórias ou biossintéticas, ciclando entre formas oxidadas e reduzidas (Verdin, 2015; Holm et al., 1996). Coenzimas de transferência de grupo, muitas derivadas de vitaminas hidrossolúveis, transportam grupos químicos: o piridoxal 5'-fosfato forma uma base de Schiff que mobiliza a química de aminoácidos, por exemplo (Eliot & Kirsch, 2004). Íons metálicos atuam como ácidos de Lewis, centros redox ou âncoras estruturais. Uma coenzima dissociável comporta-se como um cossubstrato que é consumido e regenerado, enquanto um grupo prostético permanece ligado durante todo o ciclo catalítico. A apoenzima é inativa até que se ligue ao seu cofator para formar a holoenzima funcional (Nelson & Cox, 2021).
Clinical relevance
Como muitas coenzimas derivam de vitaminas e oligoelementos, a bioquímica dos cofatores sustenta a ligação entre o estado de micronutrientes e a função enzimática descrita em nutrição e metabolismo. Os tópicos aqui explicam como os cofatores permitem a catálise em um nível mecanicista; eles descrevem a bioquímica e não são uma base para diagnóstico individual, dosagem ou tratamento.
History
O conceito de cofator surgiu do trabalho do início do século XX, que mostrou que 'cofermentos' dialisáveis e termoestáveis eram necessários ao lado de proteínas enzimáticas, e que vários deles estavam relacionados às vitaminas recém-descobertas. Estudos estruturais e mecanísticos ao longo do final do século XX definiram como as coenzimas redox, as coenzimas derivadas de vitaminas e os sítios metálicos operam, conforme sintetizado em revisões de sítios metálicos biológicos e de piridoxal-fosfato e coenzimas relacionadas (Holm et al., 1996; Eliot & Kirsch, 2004).
Related topics
Seminal works
- holm-1996
- eliot-2004
- verdin-2015
Frequently asked questions
- Qual é a diferença entre uma coenzima e um cofator?
- Cofator é o termo geral para qualquer componente não proteico que uma enzima necessita; coenzima refere-se especificamente a cofatores orgânicos (como NAD+ ou coenzima A), enquanto os íons metálicos são cofatores inorgânicos.
- O que é um grupo prostético?
- Um grupo prostético é um cofator que está firmemente ou covalentemente ligado à enzima e permanece ligado durante todo o ciclo catalítico, em contraste com uma coenzima dissociável que vem e vai como um cossubstrato.