HOLOENZIMA: CARACTERÍSTICAS, FUNÇÕES E EXEMPLOS - BIOLOGIA - 2025

Uma holoenzima é uma enzima composta por uma parte da proteína chamada apoenzima combinada com uma molécula não proteica chamada cofator. Nem a apoenzima nem o cofator são ativos quando estão separadamente; isto é, para funcionar, eles devem ser acoplados.

Assim, as holoenzimas são as enzimas combinadas e, conseqüentemente, são cataliticamente ativas. As enzimas são um tipo de biomolécula cuja função é basicamente aumentar a velocidade das reações celulares. Algumas enzimas precisam da ajuda de outras moléculas, chamadas cofatores.

Apoenzima + cofator = holoenzima

Os cofatores complementam as apoenzimas e formam uma holoenzima ativa que realiza a catálise. Essas enzimas que requerem um cofator particular são conhecidas como enzimas conjugadas. Estes têm dois componentes principais: o cofator, que pode ser um íon metálico (inorgânico) ou uma molécula orgânica; a apoenzima, parte da proteína.

Caracteristicas

Formado por apoenzimas e cofatores

Apoenzimas são a parte proteica do complexo, e os cofatores podem ser íons ou moléculas orgânicas.

Eles admitem uma variedade de cofatores

Existem vários tipos de cofatores que ajudam a formar as holoenzimas. Alguns exemplos são as coenzimas e vitaminas comuns, por exemplo: vitamina B, FAD, NAD +, vitamina C e coenzima A.

Alguns cofatores com íons metálicos, por exemplo: cobre, ferro, zinco, cálcio e magnésio, entre outros. Outra classe de cofatores são os chamados grupos protéticos.

Sindicato temporário ou permanente

Os cofatores podem se ligar a apoenzimas com intensidade variável. Em alguns casos, o sindicato é fraco e temporário, enquanto em outros casos o sindicato é tão forte que é permanente.

Nos casos em que a ligação é temporária, quando o cofator é removido da holoenzima, ele volta a ser apoenzima e deixa de estar ativo.

Função

A holoenzima é uma enzima pronta para exercer sua função catalítica; isto é, para acelerar certas reações químicas que são geradas em diferentes áreas.

As funções podem variar dependendo da ação específica da holoenzima. Entre as mais importantes, destaca-se a DNA polimerase, cuja função é garantir que a cópia do DNA seja feita de maneira correta.

Exemplos de holoenzimas comuns

RNA polimerase

A RNA polimerase é uma holoenzima que catalisa a reação de síntese de RNA. Esta holoenzima é necessária para construir fitas de RNA a partir de fitas de molde de DNA que funcionam como moldes durante o processo de transcrição.

Sua função é adicionar ribonucleotídeos na extremidade 3 de uma molécula de RNA em crescimento. Em procariotos, a apoenzima da RNA polimerase precisa de um cofator chamado sigma 70.

DNA polimerase

A DNA polimerase também é uma holoenzima que catalisa a reação de polimerização do DNA. Essa enzima desempenha uma função muito importante para as células, pois é responsável por replicar a informação genética.

A DNA polimerase precisa de um íon carregado positivamente, geralmente magnésio, para realizar sua função.

Existem vários tipos de DNA polimerase: DNA polimerase III é uma holoenzima que tem duas enzimas centrais (Pol III), cada uma composta por três subunidades (α, ɛ e θ), uma pinça deslizante que tem duas subunidades beta e um complexo de fixação de carga que possui múltiplas subunidades (δ, τ, γ, ψ e χ).

Anidrase carbônica

A anidrase carbônica, também chamada de carbonato desidratase, pertence a uma família de holoenzimas que catalisam a rápida conversão de dióxido de carbono (CO2) e água (H20) em bicarbonato (H2CO3) e prótons (H +).

A enzima requer um íon zinco (Zn + 2) como cofator para desempenhar sua função. A reação catalisada pela anidrase carbônica é reversível, por isso sua atividade é considerada importante, pois ajuda a manter o equilíbrio ácido-básico entre o sangue e os tecidos.

Hemoglobina

A hemoglobina é uma holoenzima muito importante para o transporte de gases nos tecidos animais. Essa proteína presente nos glóbulos vermelhos contém ferro (Fe + 2) e sua função é transportar oxigênio dos pulmões para outras áreas do corpo.

A estrutura molecular da hemoglobina é um tetrâmero, o que significa que é composta por 4 cadeias polipeptídicas ou subunidades.

Cada subunidade desta holoenzima contém um grupo heme, e cada grupo heme contém um átomo de ferro que pode se ligar a moléculas de oxigênio. O grupo heme da hemoglobina é seu grupo protético, necessário para sua função catalítica.

Citocromo oxidase

A citocromo oxidase é uma enzima que participa dos processos de produção de energia, realizados na mitocôndria de quase todos os seres vivos.

É uma holoenzima complexa que requer a colaboração de certos cofatores, íons de ferro e cobre, a fim de catalisar a reação de transferência de elétrons e produção de ATP.

Piruvato quinase

A piruvato quinase é outra importante holoenzima para todas as células, pois participa de uma das vias metabólicas universais: a glicólise.

Sua função é catalisar a transferência de um grupo fosfato de uma molécula chamada fosfoenolpiruvato para outra molécula chamada difosfato de adenosina, para formar ATP e piruvato.

A apoenzima requer cátions de potássio (K`) e magnésio (Mg + 2) como cofatores para formar a holoenzima funcional.

Piruvato carboxilase

Outro exemplo importante é a piruvato carboxilase, uma holoenzima que catalisa a transferência de um grupo carboxila para uma molécula de piruvato. Assim, o piruvato é convertido em oxaloacetato, um importante intermediário no metabolismo.

Para ser funcionalmente ativa, a apoenzima piruvato carboxilase requer um cofator chamado biotina.

Acetil CoA carboxilase

A acetil-CoA carboxilase é uma holoenzima cujo cofator, como o próprio nome indica, é a coenzima A.

Quando a apoenzima e a coenzima A são acopladas, a holoenzima é cataliticamente ativa para desempenhar sua função: transferir um grupo carboxila para acetil-CoA para convertê-lo em malonil-coenzima A (malonil-CoA).

O acetil-CoA desempenha funções importantes em células animais e vegetais.

Monoamina oxidase

Esta é uma importante holoenzima no sistema nervoso humano, sua função é promover a degradação de certos neurotransmissores.

Para que a monoamina oxidase seja cataliticamente ativa, ela precisa se ligar covalentemente ao seu cofator, flavina adenina dinucleotídeo (FAD).

Lactato desidrogenase

A lactato desidrogenase é uma importante holoenzima para todos os seres vivos, principalmente em tecidos que consomem muita energia, como coração, cérebro, fígado, músculo esquelético, pulmões, entre outros.

Esta enzima requer a presença de seu cofator, nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD), para catalisar a reação de conversão de piruvato em lactato.

Catalase

A catalase é uma importante holoenzima na prevenção da toxicidade celular. Sua função é quebrar o peróxido de hidrogênio, um produto do metabolismo celular, em oxigênio e água.

A apoenzima da catalase requer dois cofatores para ser ativada: um íon manganês e um grupo protético HEMO, semelhante ao da hemoglobina.

Referências

1. Agrawal, A., Gandhe, M., Gupta, D., & Reddy, M. (2016). Estudo Preliminar sobre Biomarcador Prognóstico de Lactato Desidrogenase (LDH) no Carcinoma de Mama. Journal of Clinical and Diagnostic Research, 6-8.
2. Athappilly, FK, & Hendrickson, WA (1995). Estrutura do domínio biotinil da acetil-coenzima A carboxilase determinada por fase MAD. Structure, 3 (12), 1407-1419.
3. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochemistry (8ª ed.). WH Freeman and Company.
4. Butt, AA, Michaels, S., & Kissinger, P. (2002). A associação do nível sérico de desidrogenase láctica com infecções oportunistas selecionadas e progressão do HIV. International Journal of Infectious Diseases, 6 (3), 178–181.
5. Fegler, J. (1944). Função da anidrase carbônica no sangue. Nature, 137-38.
6. Gaweska, H., & Fitzpatrick, PF (2011). Estruturas e mecanismo da família da monoamina oxidase. Biomolecular Concepts, 2 (5), 365-377.
7. Gupta, V., & Bamezai, RNK (2010). Piruvato quinase humana M2: Uma proteína multifuncional. Protein Science, 19 (11), 2031–2044.
8. Jitrapakdee, S., St Maurice, M., Rayment, I., Cleland, WW, Wallace, JC, & Attwood, PV (2008). Estrutura, mecanismo e regulação da piruvato carboxilase. Biochemical Journal, 413 (3), 369-387.
9. Muirhead, H. (1990). Isoenzimas de piruvato quinase. Biochemical Society Transactions, 18, 193-196.
10. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biology (7ª ed.) Cengage Learning.
11. Supuran, CT (2016). Estrutura e função das anidrases carbônicas. Biochemical Journal, 473 (14), 2023–2032.
12. Tipton, KF, Boyce, S., O'Sullivan, J., Davey, GP, & Healy, J. (2004). Monoamina oxidases: certezas e incertezas. Current Medicinal Chemistry, 11 (15), 1965–1982.
13. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level (5ª ed.). Wiley.
14. Xu, HN, Kadlececk, S., Profka, H., Glickson, JD, Rizi, R., & Li, LZ (2014). O Lactato Superior é um Indicador de Risco Metastático de Tumor? Um Estudo Piloto de MRS Usando 13C-Piruvato Hiperpolarizado. Academic Radiology, 21 (2), 223–231.