Mapa metabólico sobre a síntese de triptofano em bactérias e plantas

Vídeo sobre a estrutura primária e secundária das proteínas

Aqui fica um vídeo muito completo sobre a estrutura primária e secundária das proteínas. O professor é o Dr. Kevin Ahern, autor de muitas músicas que eu tenho colocado aqui no blog. :)

Cartoon sobre os professores universitários

Como prova do meu fairplay, aqui fica um cartoon sobre a minha classe profissional, os professores universitários... :)

Ciclo de Krebs (enzimas) – parte 2

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.

Tatuagem - E. coli

Música sobre o citrato

Aqui fica uma música do Dr. Ahern (www.davincipress.com/metabmelodies.html), desta vez dedicada ao primeiro intermediário do ciclo de Krebs, o citrato. Foi inspirada na canção God Rest Ye Merry Gentlemen.

Citrate Sonata

Our fats and carbs get broken down
To acetyl CoA
Oxaloacetate combines
In cycles TCA
The product of reaction one
Oh, citrate is its name
Iso-citrate, the product that ensues
Atoms got moved
Isocitrate is the product of step two

An oxidation soon occurs
Reducing NAD
An alpha-ketoglutarate
Resulting from step three
From here we could make glutamate
That is, if there’s a need
Don’t forget that we lost a CO2
Yes it is true
In reaction three we lost a CO2

So what’s the point of all these steps?
Well, let me tell you, friend
We use electron carriers
In working towards our end
Of synthesizing ATP
(A metabolic trend)
Oxidize, and then oxidize some more
Here in step four
Ketoglutarate gets oxidized some more

The enzyme with cofactors five
Including TPP
Lipoate, FAD, CoA
And also NAD
A succinyl that’s on CoA
Is what gets made, you see
This reaction occurs so fav’rably
Don’t you agree?
It’s a good reaction energetically

With four more steps, we’re halfway there
So let me summarize
When CoA’s lost we see that GT-
P is synthesized
The succinate that is produced
Will soon get oxidized
FAD goes to FADH2
What did we do?
We made fumarate and FADH2

Add water ‘cross the double bond
And malate we create
With one last NAD we can
Then dehydrogenate
To give a final product of
Oxaloacetate
It’s removed, and this lowers Delta G
Oh yes, indeed
It’s through pulling that this last step can proceed
.

Mapa metabólico sobre a síntese de cardiolipina e fosfatidilinositol (glicerofosfolípidos)