Química de Coordenação e Biologia: Controlo da Actividade Enzimática por Alteração da Coordenação de Centros Metálicos Catalíticos

Abstract

Os metais de transição, essenciais à vida, formam complexos muito estáveis com as cadeias laterais dos resíduos de aminoácidos que compõem as proteínas, definindo centros metálicos com geometrias definidas. Complexos com esfe-ras de coordenação totalmente preenchidas não são propensos à interacção com substratos, pelo que, na maioria destes casos, é antecipada a função de transferência electrónica (centros de transferência electrónica). Contudo, em alguns ca-sos, estes complexos constituem centros catalíticos inactivos. Complexos com esferas de coordenação incompletas, ou contendo grupos lábeis, podem formar centros catalíticos activos, que poderão coordenar substratos e activar reacções conducentes à formação de produtos. Desta forma, a actividade enzimática pode ser controlada por alterações da esfera de coordenação do centro metálico catalítico. A conversão de formas inactivas em formas activas pode ser despoletada pela alteração do número de coordenação, acompanhada por alterações conformacionais, criando posições de coorde-nação disponíveis para os substratos. Serão discutidos exemplos que demonstram claramente que a esfera de coordenação do metal controla a actividade enzimática e, mais ainda, que mostram a dinâmica da transformação das espécies inactivas com consequentes rearran-jos estruturais. Um tema comum será delineado onde ligandos e electrões controlam a actividade de metaloproteínas usando conceitos da Química de Coordenação. Os seres vivos desenvolveram mecanismos enzimáticos e percursos metabólicos para obterem energia e assimila-rem moléculas de importância vital (assimilação e dissi-milação) em resposta a variações ambientais. Muitas das soluções encontradas têm pontos comuns, reflectindo es-tratégias optimizadas conducentes à adaptação dos centros biológicos catalíticos para a captura de substratos. Neste artigo pretende-se ilustrar de que modo os metais que se encontram em centros catalíticos de metaloenzimas podem promover a activação e a inactivação pelo simples contro-lo/alteração da esfera de coordenação. O reconhecimento destes padrões de coordenação pode ser usado para prever a ocorrência de reacções biológicas. A esfera de coordenação do metal controla a actividade enzimática [1]. Os enzimas são isolados em formas acti-vas, capazes de interactuarem com os substratos e de ace-lerarem a formação de produtos diminuindo a energia de activação da reacção, ou em formas inactivas, que não re-agem com os substratos e que por isso requerem etapas de activação. O processo de activação envolve muitas vezes mudança do estado de oxidação do metal, interacção com doadores/aceitadores de electrões e/ou com substratos, Abreviaturas ccNIR, nitrito redutase (penta-hémica) CCP, peroxidase bacteriana (di-hémica) cd 1 NIR, nitrito redutase (contendo hemos c e d 1)