Ligação de Cofatores e Grupos Prostéticos

Muitas enzimas não conseguem catalisar suas reações apenas com resíduos de aminoácidos; elas requerem um parceiro não proteico — um íon metálico ou uma coenzima orgânica — para completar o maquinário catalítico. Esses cofatores podem ligar-se frouxamente ou estar permanentemente ligados como grupos prostéticos, e sua ligação converte uma proteína inativa em uma enzima funcional.

Definition

Um cofator é um componente químico não proteico necessário para a atividade de uma enzima; cofatores orgânicos firmemente ou covalentemente ligados são chamados de grupos prostéticos, a proteína inativa sozinha é a apoenzima, e a proteína mais o cofator é a holoenzima ativa.

Scope

O verbete aborda a distinção entre cofatores, coenzimas e grupos prostéticos; a relação apoenzima/holoenzima; como íons metálicos e cofatores orgânicos participam da catálise; e a ligação entre muitas coenzimas e vitaminas dietéticas. É um tratamento de referência sobre cofatores enzimáticos e não é uma fonte de aconselhamento nutricional ou de dosagem.

Core questions

• Qual é a diferença entre um cofator, uma coenzima e um grupo prostético?
• Como os cofatores ligados contribuem para a catálise?
• O que distingue uma apoenzima de uma holoenzima?
• Como muitas coenzimas estão relacionadas às vitaminas?

Key concepts

• Cofator versus coenzima versus grupo prostético
• Apoenzima e holoenzima
• Cofatores de íons metálicos
• Cofatores firmemente ligados (prostéticos) versus frouxamente ligados
• Coenzimas derivadas de vitaminas
• Transportadores de braço oscilante em enzimas multi-etapas

Mechanisms

Os cofatores ampliam a química limitada disponível a partir dos vinte aminoácidos padrão. Os íons metálicos podem polarizar substratos, estabilizar cargas ou participar diretamente de etapas redox, enquanto as coenzimas orgânicas atuam como transportadoras de elétrons, grupos químicos ou energia entre as reações. Coenzimas frouxamente associadas difundem-se para dentro e para fora da enzima, enquanto os grupos prostéticos permanecem ligados, às vezes covalentemente, durante toda a catálise; em algumas enzimas multifuncionais, um grupo prostético se localiza em um 'braço oscilante' flexível que transporta intermediários entre os sítios ativos. A ligação do cofator apropriado converte a apoenzima inativa na holoenzima cataliticamente competente.

Clinical relevance

Como muitas coenzimas são derivadas de vitaminas, o conceito de cofator liga a função enzimática à nutrição e explica por que certos micronutrientes são essenciais para o metabolismo. Este verbete descreve a bioquímica da ligação de cofatores para referência e não é uma base para suplementação dietética ou decisões de tratamento.

History

O reconhecimento de que algumas enzimas requerem um fator acessório dissociável e termoestável surgiu em estudos de fermentação do início do século XX, onde o termo coenzima foi introduzido. À medida que coenzimas individuais foram identificadas, muitas foram descobertas como derivados de vitaminas dietéticas, ligando a enzimologia à nutrição. Trabalhos estruturais posteriores esclareceram como grupos prostéticos firmemente ligados e braços transportadores móveis operam dentro de conjuntos enzimáticos multifuncionais (Perham, 2000).

Key figures

• Richard N. Perham

Seminal works

• perham-2000

Frequently asked questions

Qual é a diferença entre uma coenzima e um grupo prostético?

Ambos são cofatores orgânicos, mas uma coenzima tipicamente se liga frouxamente e se dissocia após a reação, enquanto um grupo prostético permanece firmemente ou covalentemente ligado à enzima durante toda a catálise.

O que significa apoenzima e holoenzima?

A apoenzima é o componente proteico sem seu cofator e é cataliticamente inativa; a holoenzima é a enzima completa e ativa formada quando a proteína se une ao seu cofator necessário.