Após um final de ano letivo “atribulado” (como sempre…) e de
um período de férias offline, estou de regresso aos posts. :)
Neste post vou continuar a descrever as principais
características das enzimas do ciclo de Krebs…
Succinil-CoA
sintetase
Esta enzima, também designada de sucinato tiocinase ou sucinato-CoA
ligase, apresenta duas subunidades na sua constituição (alfa e beta). A
subunidade alfa liga-se à molécula de CoA, enquanto que a subunidade beta se
liga ao GDP. Existe uma isoforma desta enzima (também mitocondrial) cuja
subunidade beta apresenta afinidade para o ADP, em vez do GTP.
O seu mecanismo de reação ocorre em três passos. A succinil-CoA
sintetase apresenta um resíduo de histidina que desempenha um papel central na
transferência do grupo fosfato para o nucleótido difosfato que se liga à
subunidade beta.
Falhas na succinil-CoA sintetase estão na origem da doença “acidose
lática infantil fatal”, que é uma doença caracterizada pela produção de níveis
elevados de ácido lático (o que é facilmente explicável pelo facto do ciclo de
Krebs ser um passo aeróbico do catabolismo dos hidratos de carbono), que
normalmente originam a morte do indivíduo nos primeiros 4 dias de vida.
Succinato
desidrogenase
Esta enzima, também designada de sucinato-coenzima Q
redutase, pertence simultaneamente ao ciclo de Krebs e à cadeia respiratória
mitocondrial, onde se designa por complexo II. Devido a isso, é a única enzima
do ciclo de Krebs que está associada à membrana interna da mitocôndria (todas
as restantes estão na matriz…). Utiliza como cofator o FAD.
Estruturalmente, apresenta quatro subunidades, duas
hidrofílicas e duas hidrofóbicas. As duas primeiras são uma flavoproteína (SdhA)
e uma proteína de ferro-enxofre (SdhB). É na subunidade SdhA que se liga covalentemente
o FAD e o sucinato, enquanto a SdhB é caracterizada por apresentar 3 centros de
ferro enxofre ([2Fe-2S], [4Fe-4S] e [3Fe-4S]). As subunidades hidrofóbicas
(SdhC e SdhD) funcionam como âncoras membranares. Estas duas subunidades formam
o citocromo b, caracterizado por apresentar 6 domínios transmembranares, um
grupo heme e um local de ligação à ubiquinona (que envolve também a subunidade
SdhB).
O local de ligação ao sucinato (subunidade A) envolve as
cadeias laterais dos resíduos de aminoácidos importantes, nomeadamente, a
Treonina254, Histidina354 e a Arginina399.
O local de ligação à ubiquinona requer a presença de alguns resíduos
de aminoácidos indispensáveis para a sua função, nomeadamente, a Prolina160,
Triptofano 163, Triptofano 164, Histidina207 e Isoleucina209 (subunidade B),
Serina27, Isoleucina28 e Arginina31 (subunidade C) e a Tirosina83 (subunidade
D).
Falhas na sucinato desidrogenase podem levar ao aparecimento
de diversas patologias, nomeadamente:
- Síndrome de Leigh, encefalopatia mitocondrial e atrofia
ótica (mutações na SdhA).
- Paraganglioma hereditário, feocromocitoma hereditário e
produção excessiva de iões superóxido (mutações na SdhB, SdhC e/ou SdhD).
Fumarase
Esta enzima, também designada de fumarato hidratase ou
malato hidroliase, apresenta duas isoformas, uma mitocondrial e outra
citosólica. É uma enzima tetramérica, sendo que o local de ligação ao substrato
é designado por centro catalítico A e envolve aminoácidos de 3 das 4 subunidades.
A enzima apresenta-se em duas formas distintas, E1 e E2. A primeira
é caracterizada pela presença de 2 grupos ácido/base (indispensáveis para a sua
atividade catalítica) sem carga, sendo responsável pela ligação ao fumarato e
posterior transformação química em malato. A forma E2 apresenta os dois grupos ionizados
sob a forma de zwitterião (um com carga positiva e outro com carga negativa),
sendo caracterizado pela ligação ao malato. As duas formas interconvertem-se
durante o ciclo catalítico da enzima.
Deficiência na fumarase é designada por polihidramnios,
estando também associada ao aparecimento de leiofibromiomas na pele e no útero
e carcinoma renal.
Malato desidrogenase
A malato desidrogenase possui duas isoformas distintas, uma
mitocondrial (isoforma 2) e outra citosólica (isoforma 1). É uma enzima que
além de fazer parte do ciclo de Krebs, está igualmente envolvida na
gluconeogénese.
Estruturalmente, possui semelhanças com a lactato
desidrogenase, apresentando uma estrutura homodimérica (subunidades com massas de
30-35 kDa). Cada subunidade apresenta dois domínios, sendo que o primeiro é
caracterizado por uma estrutura em folha-beta, enquanto o outro apresenta o
local de ligação ao NAD+, composto por 4 folhas-beta e uma hélice alfa. As subunidades
interatuam entre si através de ligações de hidrogénio e interações
hidrofóbicas.
O centro ativo da enzima é essencialmente hidrofóbico, com
locais de ligação distintos para o malato e para o NAD+. Apresenta alguns
resíduos de aminoácidos particularmente importantes para a sua atividade catalítica,
nomeadamente, a Arginina102, a Arginina109, o Aspartato168, a Arginina171 e a Histidina195.
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