Estrutura e Classificação de Enzimas
A estrutura e classificação de enzimas é a parte da enzimologia que descreve do que as enzimas são feitas, como sua forma tridimensional cria um sítio catalítico e como os milhares de enzimas conhecidas são organizadas em um esquema de nomenclatura sistemático. Ela conecta a arquitetura proteica à função catalítica e fornece o vocabulário compartilhado usado para identificar e comparar enzimas em toda a biologia e medicina.
Definition
Enzimas são proteínas (e, em alguns casos, RNA) que catalisam reações bioquímicas; sua estrutura determina um sítio ativo de ligação ao substrato, e são classificadas sistematicamente pelo tipo de reação que catalisam usando o sistema de numeração EC.
Scope
Esta área orienta o leitor sobre a base estrutural da catálise enzimática e sobre as convenções usadas para nomear e classificar enzimas. Abrange a estrutura proteica e os sítios ativos, o sistema de numeração da Comissão Enzimática (EC), cofatores e grupos prostéticos, o dobramento de proteínas e a montagem em enzimas funcionais, e isoenzimas (múltiplas formas moleculares da mesma atividade catalítica). Trata estes como tópicos de referência em bioquímica e não é uma fonte de orientação clínica ou de dosagem.
Sub-topics
Core questions
- Como a estrutura tridimensional de uma proteína cria um sítio ativo catalítico?
- Como as enzimas são nomeadas e classificadas sistematicamente?
- Quais cofatores não proteicos as enzimas requerem e como eles se ligam?
- Como um polipeptídeo desdobrado atinge a dobra precisa necessária para a catálise?
- Por que uma única atividade catalítica frequentemente existe como várias formas moleculares distintas?
Key concepts
- Sítio ativo e resíduos catalíticos
- Especificidade do substrato
- Classificação da Comissão Enzimática (EC)
- Cofatores, coenzimas e grupos prostéticos
- Apoenzima e holoenzima
- Dobramento de proteínas e montagem quaternária
- Isoenzimas (múltiplas formas moleculares)
Key theories
- Ajuste induzido
- A ligação do substrato induz uma mudança conformacional na enzima, de modo que o sítio ativo se molda ao redor do substrato, refinando a antiga imagem rígida de chave-fechadura da especificidade.
- Hipótese termodinâmica de Anfinsen
- A estrutura nativa dobrada de uma proteína, e, portanto, sua competência catalítica, é determinada por sua sequência de aminoácidos sob condições fisiológicas, implicando que a informação de dobramento está codificada na própria sequência.
Mechanisms
A sequência de aminoácidos de uma enzima se dobra em uma estrutura tridimensional definida que reúne resíduos específicos para formar um sítio ativo, onde os substratos se ligam e a química é acelerada. Muitas enzimas requerem adicionalmente cofatores ou grupos prostéticos para completar o maquinário catalítico, e muitas funcionam apenas como montagens dobradas, frequentemente multi-subunidades. A mesma atividade catalítica pode ser realizada por várias isoenzimas estruturalmente distintas codificadas por diferentes genes ou montadas a partir de diferentes subunidades. Em todos esses casos, o sistema EC fornece um rótulo baseado na reação que liga uma dada função catalítica a um identificador numérico único.
Clinical relevance
A compreensão da estrutura e classificação das enzimas sustenta como as enzimas são identificadas, medidas e discutidas na medicina laboratorial e na farmacologia. Padrões de isoenzimas e a classificação enzimática informam como os ensaios enzimáticos diagnósticos e os medicamentos direcionados a enzimas são concebidos. Esta entrada é um pano de fundo educacional sobre a estrutura e o sistema de nomenclatura e não é uma base para decisões diagnósticas ou de tratamento.
Evidence & guidelines
A nomenclatura enzimática é mantida pelo Comitê de Nomenclatura da União Internacional de Bioquímica e Biologia Molecular (IUBMB) e é curada em recursos públicos como o banco de dados ENZYME, que juntos definem a numeração EC usada em toda a bioquímica.
History
O estudo sistemático da estrutura enzimática seguiu o reconhecimento de que as enzimas são proteínas e a determinação das primeiras estruturas enzimáticas em meados do século XX. A proposta de ajuste induzido de Koshland (1958) e os estudos de dobramento de Anfinsen (trabalho culminando em sua síntese de 1973) ligaram sequência, estrutura e função catalítica, enquanto a descrição de Markert e Moller de 1959 de múltiplas formas moleculares introduziu o conceito de isoenzima. Em paralelo, a Comissão Enzimática estabeleceu uma classificação baseada em reações que, mantida hoje através da IUBMB e do banco de dados ENZYME, atribui a cada atividade caracterizada um número EC único.
Key figures
- Christian B. Anfinsen
- Daniel E. Koshland
- Clement L. Markert
- Amos Bairoch
Related topics
Seminal works
- koshland-1958
- anfinsen-1973
- markert-moller-1959
- bairoch-2000
Frequently asked questions
- O que a classificação enzimática realmente classifica?
- O sistema da Comissão Enzimática classifica as enzimas pelo tipo de reação química que catalisam, não por sua estrutura ou fonte, atribuindo a cada atividade um número EC de quatro partes.
- Todas as enzimas são proteínas?
- A maioria das enzimas são proteínas cuja estrutura dobrada cria o sítio ativo, mas algumas atividades catalíticas são realizadas por moléculas de RNA (ribozimas); esta área foca nas enzimas proteicas que dominam o metabolismo.