Inibidores enzimáticos

A regulação enzimática trata-se do controle das velocidades das vias metabólicas através do controle de enzimas-chave. Assim, a regulação pode ser feita por efetores, de modificações covalentes, ativação de pró-enzimas e por regulação da transcrição. Alguns dos compostos químicos que modificam a ação enzimática são chamados de efetores/reguladores alostéricos, podendo distinguir-se em dois tipos: ativadores e inibidores.

Inibidores enzimáticos são agentes moleculares que interferem na catalise, reduzindo a velocidade ou paralisando reações enzimáticas. As enzimas catalisam praticamente todos os processos celulares, por isso os inibidores enzimáticos estão entre os mais importantes agentes farmacêuticos conhecidos. Por exemplo, a Aspirina® (ácido acetilsalicílico) inibe a enzima que catalisa o primeiro passo na síntese da prostaglandina, composto envolvido em muitos processos, incluindo o que produz a dor. O estudo de inibidores enzimáticos, além disso, proveu informação valiosa sobre mecanismos enzimáticos e ajudou a definir algumas vias metabólicas. Existem duas grandes classes de inibidores enzimáticos: reversíveis e irreversíveis.

Inibidor competitivo compete com o substrato pelo sítio ativo de uma enzima. Enquanto o inibidor ocupa o sítio ativo ele impede a ligação do substrato à enzima. Muitos inibidores competitivos são compostos que se assemelham ao substrato e se combinam com a enzima para formar um complexo enzima-inibidor, mas sem levar adiante a catálise. 

Inibidores não competitivos são aqueles que não se assemelham ao substrato e, portanto, ocupam um sítio diferente do sítio ativo. A ligação do inibidor à outro sítio permite que o substrato se ligue ao sítio ativo da enzima, mas não ocorre a reação nem a formação do produto.

Inibidores irreversíveis são aqueles que se ligam às enzimas com alta afinidade, não apresentando um equilíbrio de ligação. Ou seja, se ligam permanentemente às enzimas, inativando-as ou destruindo-as. Alguns inibidores irreversíveis são venenos, como é o caso de inseticidas organofosforados e carbamatos.
Inibidores na clínica

Muitas drogas desenvolvidas atualmente para o tratamento de patologias são inibidores enzimáticos. Esse é o caso de inibidores da acetilcolinesterase, que têm o efeito de manter a função cognitiva dos pacientes em um nível constante, além de melhorar as condições gerais. Na presença de inibidores, há um aumento na concentração e no tempo de ação da acetilcolina na sinapse. Inibidores enzimáticos também são usados no tratamento de pessoas com AIDS. São inibidores de proteases do vírus HIV que previnem que células T infectadas produzam novas cópias do vírus. Esse tratamento prolonga a vida dos pacientes por manter a infecção controlada. Para que tenham um efeito satisfatório, devem ser utilizados juntamente com inibidores da transcriptase reversa.

Referências

http://link.springer.com/article/10.1023%2FA%3A1007679709322

http://www2.bioqmed.ufrj.br/enzimas/inibidores.htm

http://www.ebah.com.br/content/ABAAABVBsAH/trabalho-inibidores-enzimaticos-1

Funções protéicas

As proteínas podem ser agrupadas em várias categorias de acordo com a sua função. De uma maneira geral, as proteínas desempenham nos seres vivos as seguintes funções: estrutural, enzimática, hormonal, de defesa, nutritivo, coagulação sanguínea e transporte.  

Função estrutural

Estrutura dos tecidos

- Colágeno: proteína de alta resistência, encontrada na pele, nas cartilagens, nos ossos e tendões.  

- Actina o Miosina: proteínas contráteis, abundantes nos músculos, onde participam do mecanismo da contração muscular,  

- Queratina: proteína impermeabilizante encontrada na pele, no cabelo e nas unhas, Evita a dessecação, a que contribui para a adaptação do animal à vida terrestre.  

- Albumina: proteína mais abundante do sangue, relacionada com a regulação osmótica e com a viscosidade do plasma (porção líquida do sangue),  

- Elastina: proteína presente no tecido conjuntivo elástico e que tem como propriedade principal propiciar a deformidade e seu subseqüente retorno à conformação original.

Estruturas celulares

- Glicoproteínas: fazem parte das membranas celulares e atuam como receptores ou facilitam o transporte de substâncias. 

- Histonas: fazem parte dos cromossomos, auxiliando espacialmente o enrolamento do DNA (genes).

Função enzimática 

A maioria das enzimas são uma proteína. As enzimas são fundamentais como moléculas reguladoras das reações biológicas e desempenham papel fundamental na manutenção da vida, já que catalisam processos biológicos, que sem elas demorariam tempo expressivo para ocorrer. Geralmente são proteínas associadas a co-fatores. Dentre as proteínas com função enzimática podemos citar, como exemplo, as lipases - enzimas que transformam os lipídios em sua unidades constituintes, como os ácidos graxos e glicerol-, as peptidases, as polimerases, as sintetases etc.

Função hormonal 

Muitos hormônios de nosso organismo são de natureza protéica. Resumidamente, podemos caracterizar os hormônios como substâncias elaboradas pelas glândulas endócrinas e que, uma vez lançadas no sangue, vão estimular ou inibir a atividade de certos órgãos. É o caso do insulina, hormônio produzido no pâncreas e que se relaciona com e manutenção da glicemia (taxa de glicose no sangue), do glucagon que também se relaciona com a normalização da glicemia e da calcitonina, que é produzido pela tireóide e regula o metabolismo do cálcio.

Função de defesa

Existem células no organismo capazes de "reconhecer" proteínas "estranhas" que são chamadas de antígenos. Na presença dos antígenos o organismo produz proteínas de defesa, denominados anticorpos (defesa humoral). O anticorpo combina-se, quimicamente, com o antígeno, do maneira a neutralizar seu efeito. A reação antígeno-anticorpo é altamente específica, o que significa que um determinado anticorpo neutraliza apenas o antígeno responsável pela sua formação. Os anticorpos são produzidos por certas células de corpo (como os linfócitos)e  são proteínas denominadas imunoglobulinas. Além destas, algumas toxinas bacterianas, como a toxina botulínica (produzida por Clostridium botulinum, causadora do botulismo), são proteínas produzidas com o objetivo de defesa da integridade muscular.

Função nutritiva 

As proteínas servem como fontes de aminoácidos, incluindo os essenciais requeridos pelo homem. Esses aminoácidos podem, ainda, ser oxidados como fonte de energia no mecanismo respiratório. Nos ovos das aves o vitelo, material que se presta à nutrição do embrião, é particularmente rico em proteínas.  

Coagulação sanguínea 

Vários são os fatores da coagulação que possuem natureza protéica, como por exemplo: fibrinogênio, globulina anti-hemofílica, trombina etc...  

Transporte 

Pode-se citar como exemplo a hemoglobina, proteína responsável pelo transporte de oxigênio no sangue. A hemocianina transporta oxigênio no sangue dos invertebrados. A mioglobina transporta oxigênio nos músculos. As lipoproteínas transportam lipídios no sangue e os citocromos transportam elétrons no processo final da respiração celular.

É importante salientar que associado ao exercício e manutenção de tais funções protéicas está a estrutura das proteínas. Especificamente no campo médico, as proteínas com função estrutural nas células, como os receptores de membrana, são essenciais para a interação com fármacos. Tal interação é o ponto de partida para alterações fisiológicas no meio celular que irão proporcionar a eficácia terapêutica do medicamento. Dessa forma, conhecer das proteínas as funções e a estrutura que mantém a funcionalidade delas são de extrema importância.

Carboidratos: estrutura e função

      Os carboidratos são as biomoléculas mais abundantes na natureza, sendo constituídas por carbono, hidrogênio e oxigênio, podendo apresentar nitrogênio, fósforo ou enxofre em sua composição. Podem ser poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, isto é, possuir um grupo que pode ser aldeído ou um grupo cetona e várias hidroxilas, geralmente uma em cada carbono.

Dentre suas diversas funções atribuídas, a principal é a energética, mas podem atuar como elementos estruturais e de proteção de paredes celulares de bactérias, fungos e vegetais, podendo também funcionar como sinalizadores celulares. Alguns carboidratos, como a ribose e a desoxirribose, fazem parte da estrutura de nucleotídeos e dos ácidos nucleicos.

 Qualquer ingestão em excesso de carboidratos, além do necessário para produção de energia, é convertido em glicogênio e triacilglicerol para ser armazenado. O corpo se adapta aos diferentes níveis de ingestão de carboidratos, sendo que, com uma dieta rica em carboidratos, o organismo apresenta maiores níveis de glucoquinase e algumas enzimas envolvidas na via das pentoses fosfatos e na síntese de triacilglicerol. Já uma dieta pobre em carboidratos resulta em níveis altos de enzimas envolvidas na gluconeogênese, na oxidação de ácidos graxos e catabolismo de aminoácidos, podendo afetar os estoques de glicogênio, pois a ingestão de carboidratos está sendo baixa. Como os carboidratos constituem a primeira e principal substância a ser convertida em energia calorífera nas células, sob forma de ATP, nas plantas ele é armazenado como amido nos amiloplastos e nos animais é reservado como glicogênio no fígado e músculos de onde são mobilizados e utilizados como energia para a realização de suas atividades biológicas.

Os carboidratos podem ser classificados em:

Oligossacarídeos: são carboidratos resultantes da união de duas a dez moléculas de monossacarídeos, sendo estes ligados por ligação glicosídica, formada pela perda de uma molécula de água. Dentre os oligossacarídeos, há o grupo dos dissacarídeos, formados pela união de dois monossacarídeos. Os dissacarideos são solúveis em água, mas como não são carboidratos simples, necessitam ser quebrados na digestão para que possam ser aproveitados pelo organismo como fonte de energia. 

Polissacarídeos: são carboidratos grandes, às vezes ramificados, formados pela união de mais de 10 monossacarídeos, ligados em cadeia, construindo assim um polímero de monossacarídeos. Alguns são insolúveis em água e, portanto, não alteram o equilíbrio osmótico das células, outros são solúveis. Os polissacarídeos possuem duas funções biológicas principais, como forma de armazenamento de combustível e como elementos estruturais.

Holosídeos: são os oligossacarídeos e os polissacarídeos que, por hidrólise, produzem somente monossacarídeos.

Heterosídeos: são glicídeos que sofrem hidrólise, produzindo-oses (hidratos de carbonos simples) e outros compostos. 

Carboidratos e correlações clínicas

Intolerância à lactose

A intolerância à lactose é caracterizada como uma incapacidade de digerir a lactose, resultado da deficiência ou ausência de uma enzima intestinal chamada lactase. Esta enzima possibilita decompor o açúcar do leite em carboidratos mais simples para melhor absorção. Este problema ocorre em cerca de 25% dos brasileiros. Há três tipos de intolerância à lactose, que são decorrentes de diferentes processos, que podem ser:

Deficiência congênita da enzima lactase: Trata-se de um efeito genético raro, relacionado com a incapacidade de produzir a lactase.

Diminuição enzimática secundária a doenças intestinais: tipo bastante comum em crianças no primeiro ano de vida e ocorre devido a diarreias persistentes, ocasionando a morte das células da mucosa intestinal (as produtoras de lactase). Assim, o indivíduo fica com deficiência temporária de lactase até que estas células sejam repostas.

Deficiência primária ou ontogenética: ocorre com o avanço da idade, onde naturalmente, a produção de lactase diminui. Sem a lactase intestinal, a lactose da dieta não é significativamente hidrolisada ou absorvida, permanecendo no intestino, onde age osmoticamente atraindo água para dentro do intestino. A lactose é, então, convertida em ácido láctico e CO₂ por bactérias intestinais causando os sintomas mais comuns que são náuseas, dores abdominais, diarreia ácida, flatulência e desconforto. Como tratamento, recomenda-se a redução ou eliminação do leite e seus derivados da dieta. A ingestão de vegetais verdes como brócolis, ajuda a assegurar uma ingestão adequada de cálcio ou ingerir lactase em forma de capsula antes das refeições para se ter uma refeição normal.

Referências

Bioquímica ilustrada - Richard A. Harvey ; Denise R. Ferrier - 5 ed. editora artmed.

Enzilab - www.enzilab.com.br - acesso em 25 de Julho de 2013.

Manual de bioquímica com correlações clínicas - Thomas M. Devlin - 7 ed. editora Blucher.

Wikipédia - www.wikipedia.org acesso em 26 de Julho de 2013.

Doenças neurodegenerativas e ácidos graxos

     Doenças neurodegenerativas, assim como quase tudo relacionado ao funcionamento do sistema nervoso, não estão completamente esclarecidas. Há muitos estudos nessa área e sabe-se que essas doenças estão relacionadas de alguma forma com os ácidos graxos constituintes do tecido nervoso. Dentre as doenças neurodegenerativas vale destacar o mal de Alzheimer, o mal de Parkinson e a esclerose múltipla.

     A doença de Alzheimer é uma doença neurodegenerativa que leva a perda de memória, demência, mudança de personalidade e a morte. Depósitos de uma proteína chamada β-amilóide formam placas que são tóxicas aos neurônios levando a doença. Contudo, o ácido docosahexaenoico (DHA), presente no óleo de peixe, estimula a produção da proteína LR11 que previne a formação das placas tóxicas.

     A doença de Parkinson é uma patologia de degeneração dos sistemas dopaminérgicos. Modificações na dopamina podem ser causadas por reagir com o DHA e o ácido araquidônico (AA), ácidos graxos poli-insaturados de maior abundância no cérebro. Por exemplo, o derivado de AA adutor de dopamina induz a citotoxicologia das células SH-SY5Y do neuroblastoma dopaminérgico humano. A presença de derivados dopaminérgicos de DHA e AA indicam deficiência de dopamina e aparecimento de um complexo mecanismo que leva a doença de Parkinson.

     A esclerose múltipla é uma doença inflamatória em que linfócitos T, macrófagos e anticorpos desmielinizam e causam dano aos axônios no sistema nervoso central. O ácido eicosapentaenoico (EPA) e o DHA são ácidos graxos ômega-3 (n-3) com uma função de regulação imunológica. Os n-3 abaixam os níveis de metaloproteases dos tipos 2, 3, 9 e 13. A MMP-9 é uma integrante da família de proteases que auxiliam a remodelar a matriz extracelular. Em casos de esclerose múltipla, esta metaloprotease tem importante papel auxiliando as células inflamatórias a cruzar a barreira hematoencefálica.

Referências:

 Greg Cole, Qui-Lan Ma, Bruce Teter, Oliver J. Ubede, Takashi Morihara, Dilsher Dhoot, Michael D. Nyby, Michael L. Tuck, Sally A. Frautschy. Anti-Alzheimer's Mechanism In Omega-3 Fatty Acids Found. ScienceDaily. 2008. 

  Xuebo Liu, Naruomi Yamada, Wakako Maruyama, Toshihiko Osawa. Formation of Dopamine Adducts Derived from Brain Polyunsaturated Fatty Acids. The Jornal of Biological Chemistry. 2008. 

 Lynne Shinto, Gail Marracci, Lauren Bumgarner, Vijayshree Yadav. The Effects of Omega-3 Fatty Acids on Matrix Metalloproteinase-9 Production and Cell Migration in Human Immune Cells: Implications for Multiple Sclerosis. Autoimmune Diseases. 2011.