10 classes de enzimas e sua utilização em pesquisas

As enzimas, por sua diversidade funcional, estão entre as biomoléculas mais utilizadas nas pesquisas científicas.

Suas aplicações cobrem vários campos diferentes, como a síntese de novos medicamentos, a detecção de moléculas nocivas, ensaios de análises utilizados em biotecnologia, entre outros.

Uso das enzimas na pesquisa científica

As enzimas são moléculas proteicas catalisadoras das reações que ocorrem em nível celular nos organismos vivos. Dessa forma, por exemplo, uma hidrolase é aquela enzima que catalisa uma reação de hidrólise, se a reação leva à quebra de uma ligação peptídica de uma proteína, ela é chamada protease; se ela catalisa a quebra de uma ligação de éster de um lipídio chama-se lipase. Além disso, as enzimas são classificadas, segundo a sua origem, e podem ser bacterianas, vegetais, animais, etc.

Entre as aplicações das enzimas encontramos:

• A síntese orgânica (ex.: como os biocatalisadores na síntese de medicamentos)

• Na indústria alimentícia (ex.: para obter hidrolisados de proteínas)

• A produção de biocombustíveis

• Na indústria têxtil e na produção de detergentes

Sempre se utilizou enzimas na pesquisa científica, já que sua utilização nos processos industriais é milenar. Atualmente há uma grande demanda de enzimas, porque o desenvolvimento tecnológico, que faz com que surjam equipamentos mais sofisticados de análises, deu um grande impulso aos diferentes ramos da biomedicina, como a engenharia de proteínas, onde a utilização de enzimas é indispensável. A seguir mostramos alguns tipos de enzimas utilizadas em pesquisa.

Lipase B de Candida Antarctica

As lipases são enzimas que catalisam hidrólise ou a quebra das gorduras. A isoenzima B de Candida Antarctica (CALB) é uma das enzimas mais utilizadas na biocatálise. Sua utilização foi aumentada na pesquisa pelo fato de que sua ação não depende de nenhum cátion metálico (a isoenzima A, que produz esta levedura depende de Ca2+), é mais estável termicamente do que a maioria das lipases, tem elevada atividade contra muitos ésteres sintéticos que não são facilmente desnaturados com solventes orgânicos, e o que é mais importante em relação ao seu uso como biocatalisador, é altamente enantiosseletiva sobre numerosos substratos. Esta enzima é comercializada com a denominação de Novozym 435.

Sorbitol-desidrogenase

O sorbitol desidrogenase (ou SDH) é una enzima que tem participação no metabolismo dos carboidratos. Por ser uma enzima específica do fígado, ela é utilizada para o diagnóstico de distúrbios hepáticos. 3 Esta enzima também tem sido pesquisada por seu papel na diabetes, sua estrutura terciária é utilizada para a concepção de medicamentos que possam melhorar a qualidade de vida dos pacientes portadores da doença. Outro ramo de utilização em que esta enzima é utilizada é a engenharia metabólica para a bioprodução de álcoois.

Penicilina Acilase

Estas enzimas têm sido utilizadas na pesquisa de novos antibióticos, especificamente para a obtenção do núcleo penicilínico 6-APA, a partir do qual se obtém outras moléculas. Dentro desta categoria de enzimas estão as que são capazes de hidrolisar a penicilina G. a V e a amplicilina. São enzimas do tipo hidrolases de nucleófilo N-terminais, as quais sofrem um processo autocatalítico para sua ativação.

α-Amilase

A α-amilase¹ é uma enzima que catalisa a quebra do amido em açúcares, e especificamente promove a hidrólise das ligações α-1,4-glicosídicas. Esta enzima está presente na saliva e pâncreas humanos, mas também em plantas e em algumas bactérias. É utilizada na produção do etanol e em outros processos que necessitam da obtenção de oligossacarídeos como intermediários ou produtos finais. A α - amilase, chamada “Termamyl," proveniente do Bacillus licheniformis, também é utilizada para a produção de detergentes. Outra das aplicações mais importantes desta enzima é a produção de bebidas e licores. Esta enzima também tem sido utilizada como biomarcador no estudo de diversas doenças como pancreatite, diabetes e câncer.

Lisozima

A lisozima, também conhecida como muramidase, é um hidrolase glicosídica que causa danos em nível celular em muitas bactérias. É uma enzima que forma parte do sistema imune nos humanos, os baixos níveis desta enzima estão associados com a incidência de doenças causadas por bactérias comuns, como bacilos e micrococos. As últimas tendências nas pesquisas relacionadas com estas enzimas apontam para a caracterização dos inibidores de sua atividade que foram encontrados em bactérias e na análise de carboidratos.

Acromopeptidase

A acromopeptidase é uma lisil endopeptidase, usada para realizar bacteriólise, especialmente das bactérias Gram positivas resistentes à lisozima. Esta enzima pode causar a lise estafilocócica, estreptococos, Clostridium e leuconóstocos e, além disso, é ativa contra alguns micro-organismos Gram negativos. É utilizada em pesquisas referentes ao isolamento e à caracterização molecular de bactérias que causam infecções em humanos. Atualmente é utilizada em uma grande variedade de ensaios bioquímicos.

β-Galactosidase de Aspergillus oryzae

A β-galactosidase é uma enzima capaz de hidrolisar os resíduos β-D-galactosídicos de diferentes substratos como dissacarídeos, oligossacarídeos e moléculas glicoconjugadas. A β-galactosidase proveniente do fungo Aspergillus oryzae é uma das mais utilizadas com finalidades de pesquisa. Esta enzima é utilizada na síntese de moléculas prebióticas (galacto-oligossacarídeos ou GOS), na biossíntese de diferentes produtos transgalactosilados, em pacientes com intolerância à lactose (sua capacidade de hidrolisar a lactose é aproveitada na produção de alimentos lácteos, sem lactose, que os pacientes possam consumir) em diferentes ensaios analíticos.

β-Lactamases

As β-lactamases são enzimas produzidas por algumas bactérias que oferecem resistência aos antibióticos β-lactâmicos, como a penicilina. Este tipo de enzimas é utilizado tanto na pesquisa de novos antibióticos como na engenharia de proteínas. São utilizadas para se obter proteínas, através da fusão de polipeptídeos, com aplicações em campos como a análise bioquímica, a purificação de proteínas, a imunodetecção, o desenvolvimento de vacinas, entre outros. Além disso, as β-lactamases são de grande interesse para a fusão de proteínas em proteína fluorescente verde (GFP), que se transformou em uma das ferramentas mais importantes nos estudos biomédicos.

Endoproteinase Glu-C

A endoproteinase Glu-C é uma protease usada para a ancoragem seletiva de proteínas na determinação da sequência de aminoácidos das proteínas. Esta protease se une através dos resíduos acídicos dos peptídeos com carbóxilos provenientes do ácido glutâmico ou aspártico, a especificidade da mesma depende do tampão a ser utilizado na análise. Seu uso mais frequente é na análise proteômica, para a digestão das proteínas, em amostras que serão analisadas por eletroforese, por espectrometria de massa ou para aumentar a seletividade das colunas de afinidade utilizadas na purificação de fosfopeptídeos, já que se une às proteínas pelo resíduo acídico e faz com que os peptídeos formados durante o processo de purificação não interfiram na mesma.

Termozimas (enzimas dos organismos termófilos)

As termozimas geraram muito interesse nos últimos anos devido à sua utilização na obtenção de biocombustíveis. Sua capacidade de catalisar reações em condições extremas e sua estabilidade alta frente aos reagentes químicos que desnaturalizam a outros tipos de enzimas, determinam seu uso na indústria de biocatálise. Com a utilização das termoenzimas, pode-se trabalhar em temperaturas mais altas que as normais nos processos bi catalíticos, e com um aumento na solubilidade das substâncias contidas nos processos, as numerosas sínteses orgânicas que ocorrem com outras enzimas estão sendo revisadas para a introdução de termoenzimas.

ENZIMAS PARA PESQUISAS LABORATORIAIS

Acromopetidase	Acromopetidase (R)	Sorbitol desidrogenase