Anidrase carbónica
Anidrase carbônica ou anidrase carbônica (sigla inglesa CA - Carbonic Anhydrase) é uma enzima que tem um papel importante no transporte do CO2 e no controle do pH do sangue. Os seres humanos apresentam a anidrase carbônica humana II (HCA II) (mostrado na figura File:Ficheiro:Sitio ativo anidrase carbônica humana II.gif).
Catalisa a conversão de dióxido de carbono e água em ácido carbônico (H2CO3). Essa reação ocorreria naturalmente na água, mas tão devagar (k~10−1 s−1), que seria incompatível com as trocas de gases que ocorrem constantemente para a manutenção da vida. A enzima anidrase carbônica acelera essa reação a uma taxa de 104 a 106 s−1. O ácido carbônico acaba por se dissociar espontaneamente em prótons (H+) e íons bicarbonato (HCO3-). .[1] Em pH 9 a reação não catalisada se torna mais rápida [uma vez que OH- é mais nucleofílico do que H2O] (k~104 M−1 s−1) para a reação .[2]
É uma enzima ubíqua em seres vivos, presente em animais, plantas e muitas bactérias.
Mecanismo Catalítico
editarA anidrase carbônica, do tipo I e II, apresenta dois grupos ácidos, a água coordenada ao zinco e uma histidina livre. Em pH fisiológico (~7,35 – 7,45) a enzima está essencialmente na forma desprotonada Zn – OH (pKaOH2 coordenada = 6,8) mostrada em A. Essa porção realiza um ataque nucleofílico ao dióxido de carbono (passo B) formando bicarbonato em C, que sofre rearranjo por transferência de próton para o átomo de oxigênio terminal em D deixando mais disponível para realizar ligação de hidrogênio com a água do meio ou C interagindo diretamente com a água formando ligações de hidrogênio (E). Há então a coordenação da molécula de água ao metal (F) que fica espécie pentacoordenada em maior quantidade, o que favorece o abandono do íon HCO3- e sobrando o complexo tetracoordenado do tipo Zn – OH2. Logo em seguida há a desprotonação pela porção residual da histidina livre que fica protonada (H). Logo em seguida outra histidina livre desprotonada é trocada pela espécie protonada retornando o ciclo novamente ao estágio A File:mecanismo).[2]
Sondas Metálicas para Anidrase Carbônica
editarAnidrase Carbônica Cobalto Substituída
editarA troca do sítio catalítico metálico de Zinco (II) por Cobalto (II) faz com que algumas propriedades da enzima sejam modificadas, por exemplo, propriedades paramagnéticas são observadas ao mudar a camada de valência de d10 para d7, deixando elétrons desemparelhados na presença de um campo ligante, podendo assim, ser usado como sonda de Zn(II) em ensaios de RMN, sendo o espectro de RMN de 1H usado para monitorar variações estruturais na presença e ausência dos substratos. O espectro eletrônico também pode ser obtido pela técnica de espectroscopia eletrônica de absorção do ultravioleta-visível (UV-Vis) com absorção em 640 nm na presença de altos valores de pH. As isoenzimas da enzima cobalto substituída apresentam distintos valores de pKa, a CoHCA I (anidrase carbônica humana I cobalto substituída) apresenta pKa em torno de 8, a CoBCA II (anidrase carbônica bovina II Cobalto substituída) e a CoHCA II (anidrase carbônica humana II Cobalto substituída) apresentam pKa em torno de 6,5 e a CoBCA III (anidrase carbônica bovina III Cobalto substituída) em torno de 5,5.[2]
Essas enzimas apresentam número de coordenação 4, entretanto, pode chegar até 5 na CoBCA II.[2]
Anidrase Carbônica Cobre Substituída
editarA apoenzima da HCA II coordena 2 equivalentes de Cobre (II) com alta afinidade, formando dois centros de cobre tipo II não acoplados na CA (CuA e CuB). O centro CuB de baixa afinidade pela apoenzima apresenta a forma convencional de coordenação da ZnCA com (His)3, por outro lado, o sítio CuA de alta afinidade tem geometria de coordenação desconhecida.[3]
A enzima apresenta três resíduos de histidina coordenados e também se coordena com a água (sítio C - hidrofílico) e com um grupo aniônico X, geralmente CN-, ou porção hidrofóbica (sítio B), apresentando um arranjo com geometria piramidal quadrada. Essa sonda pode ser utilizada para obter espectros eletrônicos, de ressonância magnética nuclear e de ressonância de spin de elétrons (EPR).[2]
Referências
- ↑ Lindskog S. 1997. Structure and mechanism of carbonic anhydrase. PHARMACOLOGY & THERAPEUTICS. 74:1-20
- ↑ a b c d e Bioinorganic chemistry. Ivano Bertini. Mill Valley, Calif.: University Science Books. 1994. OCLC 29467565
- ↑ Nettles, Whitnee L.; Song, He; Farquhar, Erik R.; Fitzkee, Nicholas C.; Emerson, Joseph P. (15 de junho de 2015). «Characterization of the Copper(II) Binding Sites in Human Carbonic Anhydrase II». Inorganic Chemistry (em inglês) (12): 5671–5680. ISSN 0020-1669. PMC 4482258
. PMID 26010488. doi:10.1021/acs.inorgchem.5b00057. Consultado em 27 de abril de 2022
Bibliografia
editar- DOUGLAS, C. R. Tratado de Fisiologia aplicada às ciências médicas. 6ªed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan S.A.
