Um modelo possível para explicar a inibição de tipo não competitivo é admitir a
existência na enzima de um local de ligação diferente do centro activo cuja
ligação ao inibidor impedisse a formação do produto.
A par da classificação que divide os inibidores em competitivos e não
competitivos existe uma outra que divide os modificadores (inibidores ou
activadores) em isostéticos ou alostéricos.
Um modificador isostérico liga-se ao
centro activo e é sempre inibidor:
é um inibidor isostérico.
Um ligando alostérico liga-se à enzima num sítio diferente do centro activo (um
sítio alostérico) provocando uma alteração conformacional na enzima.
Sítios alostéricos
Inibidor alostérico
De acordo com este modelo tudo se passaria como se
as moléculas de enzima ligadas ao inibidor estivessem excluídas do processo
catalítico, isto é, a concentração de enzima tivesse baixado.
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Quando uma fibra muscular se contrai aumenta a velocidade de hidrólise do
ATP e aumenta a concentração de ADP (e AMP; 2 ADP → AMP + ATP).
O AMP liga-se à fosforílase muscular induzindo uma conformação mais activa
⇔ o AMP é um activador alostérico da fosforílase muscular.
Fosforílase
muscular na
conformação
tensa (inactiva)
AMP
Activador alostérico
Se a alteração
conformacional aumentar a
actividade da enzima
dizemos que há activação
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alostérica.
A cínase-1 da frutose-6-P (ATP+ Frutose-6-P→ ADP + Frutose-1,6-bisfosfato)
o ATP é, simultaneamente, substrato e inibidor alostérico. Para concentrações
fisiológicas de ATP, o AMP é um activador alostérico.
Fosforílase
muscular na
conformação
relaxada (activa)
(3) O AMP
compete com o
ATP pelo mesmo
sítio alostérico
impedindo a sua
acção inibidora.
sítio alostérico
AMP
centro activo
Se a alteração
conformacional diminuir a
actividade da enzima
dizemos que há inibição
alostérica.
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(1) Um dos substratos da cínase da frutose-6-P é o ATP.
(2) Contudo, existe na
enzima um
sítio alostérico onde o
ATP se liga inibindo-a.
Para concentrações
fisiológicas de ATP essa
acção inibidora é muito
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marcada.
O receptor da insulina pode ser visto como uma enzima alostérica com o seu
centro alostérico activador virado para o lado extra-celular (onde se liga a
insulina) e o centro activo no lado citoplasmático.
O receptor da insulina é uma
cínase (ATP + proteína →
ADP + proteína-P) que
catalisa a fosforilação de
proteínas específicas (ISR –
“insulin receptor substrates”)
num resíduo de tirosina.
A ligação
entre os substratos e o centro activo
entre os inibidores competitivos e o centro activo ou
entre os modificadores alostéricos e os sítios alostéricos
é de tipo não covalente e reversível.
sítio alostérico
Os IRS fosforilados pela
acção catalítica do receptor
da insulina vão funcionar
como activadores alostéricos
de outras enzimas estando na
origem de uma cadeia de
reacções que estão na base
dos efeitos da insulina.
AMP
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42
Um ligando diferente do substrato que se liga ao centro activo é um inibidor
isostérico (se se liga no centro activo só pode inibir).
A lípase pancreática catalisa a
hidrólise de triacilgliceróis no
intestino.
Se a ligação entre um inibidor isostérico e o centro activo
for reversível (se poder se “deslocado” pelo substrato)
esse inibidor comporta-se funcionalmente como inibidor competitivo
No tratamento da obesidade pode
usar-se um fármaco (orlistat; xenical)
que é um inibidor da lípase
pancreática.
... mas se a ligação do inibidor ao sítio activo for irreversível
(não podendo ser “deslocado” por altas concentrações de substrato)
as moléculas de enzima ligadas ao inibidor ficam excluídas do processo catalítico.
Neste caso o inibidor comporta-se
funcionalmente como
não competitivo.
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O orlistat reage com uma serina
(formando uma ligação covalente e
irreversível)
situada no centro activo da enzima
bloqueando a sua actividade.
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A modificação da actividade de uma enzima pode envolver a sua modificação
covalente (hidrólise irreversível ou fosforilação reversível) por acção catalítica de
enzimas.
Muitas enzimas são reguladas por mecanismos de fosforilação/desfosforilação
catalisadas por enzimas (cínases e fosfátases).
A fosfátase da desidrogénase
do piruvato
catalisa a desfosforilação da
desidrogénase do piruvato
que no estado desfosforilado
fica activa.
Certas enzimas são activadas por hidrólise irreversível.
São exemplos a activação dos zimogénios na digestão dos
nutrientes.
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A transição do estado de saciedade para o de jejum induz aumento da glicagina que,
ligando-se ao seu receptor nos hepatócitos, induz a síntese de AMPc, que activa a
PKA, que promove a fosforilação de muitas enzimas: síntase do glicogénio, cínase do
piruvato, fosfátase-1 de proteínas, cínase da fosforílase do glicogénio, enzima
bifuncional (cínase-2 da frutose-6-P; frutose-2,6-bisfosfátase), etc.
glicose
fosfoenolpiruvato
ADP
ATP
piruvato
Se pensarmos que o papel da
glicagina é
(1) promover a formação de
glicose pelo fígado
(2) inibir o seu consumo neste
órgão...
podemos deduzir qual o efeito da
fosforilação catalisada pela PKA
numa determinada enzima...
A cínase do piruvato hepática é inibida
por fosforilação mas...
a isoenzima muscular não é substrato da
PKA nem é regulada por
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fosforilação/desfosforilação.
Forma fosforilada
(inactiva)
Forma desfosforilada
(activa)
A cínase da desidrogénase do
piruvato
catalisa a fosforilação da
desidrogénase do piruvato
46 fica
que no estado fosforilado
inactiva.
Nalguns casos, a modificação da
actividade de uma enzima (se o seu
substrato é outra enzima) pode
depender da modificação alostérica
do substrato.
A fosforílase do glicogénio é
activada por fosforilação e
inactivada por desfosforilação que é
catalisada pela fosfátase-1.
A actividade fosfatásica da
fosfátase-1 na fosforílase do
glicogénio aumenta quando a
glicose se liga à fosforílase em
sítios alostéricos.
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A regulação de uma via metabólica pode envolver activações e inibições
alostéricas e/ou isostéricas assim como activações e inibições por fosforilação
e desfosforilação reversível que operam em cadeia.
O AMP
é activador alostérico
de uma cínase
que inactiva a
carboxílase de acetilCoA
o que baixa a
concentração de
malonil-CoA.
A descida do malonilCoA “desinibe” a
carnitina-palmitoil
transférase I
A carnitina-palmitoil
transférase I é a enzima reguladora da oxidação dos ácidos gordos.
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Desejo a todos os alunos
as maiores felicidades
na Frequência de Bioquímica
e nas outras frequências.
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