Language
Country/Area
No result found
A conversão mágica de ATP, ADP e AMP: como a adenilato quinase realmente funciona?
Dentro das células, o processo de metabolismo energético ocorre continuamente, e a conversão entre ATP (adenosina trifosfato), ADP (adenosina difosfato) e AMP (adenosina monofosfato) é a chave para manter as atividades vitais. A adenilato quinase (ADK), como uma fosfotransferase, pode catalisar a interconversão desses três nucleotídeos. Este processo desempenha um papel fundamental na homeostase energética celular.
A adenilato quinase regula as necessidades de energia celular monitorando continuamente os níveis intracelulares de nucleotídeos fosfato.
Processo de reação e produtos
A reação catalisada pela adenilato quinase é dividida em: ATP + AMP ⇔ 2 ADP. A constante de equilíbrio para esta reação varia com as condições, mas é aproximadamente próxima de 1, o que significa que a variação da energia livre de Gibbs da reação é próxima de zero. Para os músculos de uma variedade de vertebrados e invertebrados, a concentração de ATP é geralmente 7 a 10 vezes maior que a do ADP, e a concentração de AMP é geralmente mais de 100 vezes maior. As mitocôndrias lutam para manter altos níveis de ATP devido aos mecanismos de controle da ADK e da fosforilação oxidativa.
Diversidade de isozimas
Nove isoenzimas da proteína ADK foram identificadas em humanos. Alguns deles estão espalhados por todo o corpo, enquanto outros estão restritos a tecidos específicos. Por exemplo, ADK7 e ADK8 são encontrados apenas no citoplasma das células, com ADK7 expresso no músculo esquelético, mas ADK8 não. Cada isoenzima não difere apenas na sua localização dentro da célula, mas também na sua cinética de ligação ao substrato e fosfotransferência. ADK1 é a isoenzima ADK citoplasmática mais abundante e sua afinidade pelo AMP é aproximadamente mil vezes mais fraca que ADK7 e ADK8.
Algumas isoenzimas ADK usam apenas ATP, enquanto outras isoenzimas podem aceitar GTP, UTP e CTP como transportadores de fosfato.
Mecanismo de reação
O processo catalítico da adenilato quinase só ocorre após o fechamento da “tampa aberta”. Este processo exclui moléculas de água, permitindo que os substratos se aproximem, diminuindo a barreira energética para o AMP realizar o ataque nucleofílico ao grupo γ-fosfato do ATP, formando assim o ADP. Estudos demonstraram que a interação entre certos resíduos-chave, como Arg88 e substratos fosforilados, é crítica.
Monitoramento da função e do metabolismo
A existência do ADK permite que as células monitorem dinamicamente os níveis de energia. Ao ajustar constantemente a proporção de ATP, ADP e AMP, o ADK pode regular o gasto energético das células. Sob vários estresses metabólicos, o ADK gera instantaneamente AMP. Como molécula sinalizadora, o AMP pode estimular ainda mais uma variedade de receptores dependentes de AMP, afetando assim o processo metabólico das células.
Relevância da ADK em doenças
Em estudos celulares, os defeitos na adenilato quinase estão associados a uma variedade de doenças. Por exemplo, a deficiência de NDP quinase faz com que a adenilato quinase exiba funções enzimáticas duplas. Além disso, a deficiência de AK1 leva a distúrbios metabólicos após isquemia miocárdica, enquanto a deficiência de ADK2 está associada a defeitos nas células sanguíneas e surdez.
Essas descobertas biológicas destacam o papel crítico da adenilato quinase no metabolismo energético celular.
O que você precisa saber sobre a adenilato quinase nos organismos
A existência da adenilato quinase não se limita aos humanos, também foi confirmada em diversas bactérias e leveduras, o que ilustra plenamente a universalidade e importância desta enzima nos processos vitais. Descobriu-se também que a deleção da adenilato quinase em plantas de plástico está associada ao aumento do crescimento e à produção de aminoácidos fotossintéticos.
Conclusão
Seja na produção de energia, na sinalização celular ou na proteção contra o estresse metabólico, a adenilato quinase desempenha um papel indispensável. No futuro, com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, estamos ansiosos por saber como utilizar de forma inovadora este conhecimento biológico para tratar doenças. Então, como é que a futura aplicação da adenilato quinase na biomedicina mudará o nosso conceito de saúde?
