Quando falamos em cofatores, pensamos rapidamente em enzimas, coenzimas e, se você tem experiência em bioquímica, também pode pensar em grupos protéticos. Todos esses termos estão intimamente relacionados e diferenciá-los nem sempre é fácil. Neste artigo tentaremos definir claramente o que é um cofator, quais os tipos existentes e quais as características específicas de cada um.

Esqueça as definições que diferenciam um cofator de uma coenzima com base em sua natureza inorgânica ou orgânica. Embora essas definições sejam muito comuns na Internet, são definições erradas.

O que é um cofator?

Um cofator é definido como qualquer substância de natureza não proteica necessária para que uma proteína exerça sua atividade biológica . Na maioria das vezes essa proteína é uma enzima, daí o termo cofator ser usado praticamente como sinônimo de cofator enzimático, mas deve ficar claro que eles não são exatamente os mesmos, pois um cofator pode exercer sua função em uma proteína não enzimática.

Cofatores de enzimas

Quase 100% das reações metabólicas que ocorrem a todo o momento nas células do nosso corpo são catalisadas por enzimas, macromoléculas de proteínas orgânicas que aumentam a velocidade das reações químicas que sem sua ação ocorreriam muito lentamente.

Cada enzima precisa de condições muito específicas para um funcionamento ideal e são muito sensíveis a pequenas mudanças de temperatura, pH, concentração de substrato e produto, concentração da própria enzima e outras variáveis físico-químicas.

A atividade das enzimas também pode ser afetada pela presença de outras substâncias. As substâncias que inibem a ação das enzimas são conhecidas como inibidores de enzimas, enquanto as substâncias que promovem sua atividade são conhecidas como ativadores enzimáticos . Os ativadores aumentam a taxa de reações enzimáticas, mas não necessariamente são necessários para que a enzima mostre atividade.

No entanto, algumas enzimas precisam necessariamente de outras substâncias para mostrar sua atividade ou catalisar uma reação específica. Pode-se dizer que essas enzimas precisam de “ativadores de ligação” e são esses ativadores de ligação chamados de cofatores. Os cofatores podem ser de natureza e características muito variadas, desde pequenos íons metálicos monoatômicos até moléculas orgânicas de certa complexidade, como coenzimas e grupos protéticos.

Portanto, uma coenzima e um grupo protético são dois tipos de cofatores . Vamos ver com mais detalhes o que cada um deles é e quais características os definem.

Tipos de cofatores

Os cofatores podem ser classificados de acordo com diferentes critérios, um dos mais comuns é de acordo com sua natureza orgânica ou inorgânica:

  • Cofatores inorgânicos : íons metálicos (Mg 2+ , Cu + , Mn 2+ ) e os centros ferro-enxofre.
  • cofatores orgânicos : coenzimas, por exemplo flavina, e grupos protéticos, por exemplo o grupo heme. Como veremos a seguir, a diferenciação entre coenzima e grupo protético é um tanto difusa e há autores que propõem o uso de apenas um dos dois termos e abandonam o outro.

Cofatores inorgânicos: íons metálicos e centros de ferro-enxofre

Os íons metálicos são cofatores muito comuns, sendo os mais comuns os íons metálicos compostos de um ou dois átomos. Em humanos, a lista desses cofatores frequentemente inclui ferro, magnésio, manganês, cobalto, cobre, zinco e molibdênio , todos eles oligoelementos essenciais em nossa dieta justamente por seu papel como cofatores .

Alguns elementos inorgânicos participam da regulação alostérica de enzimas, mas não são considerados cofatores das enzimas que regulam. Por exemplo, o cálcio participa da regulação alostérica da óxido nítrico sintase, proteína fosfatase ou adenilato quinase, entre muitas outras, mas não é cofator dessas enzimas.

Outro tipo de cofatores inorgânicos são os centros de ferro-enxofre. Esses centros são complexos formados por grupos de enxofre , geralmente do aminoácido cisteína, ligados a dois ou quatro átomos de ferro . Além de seu papel funcional como cofatores, os centros de ferro-enxofre desempenham um papel estrutural fundamental na conformação espacial da proteína. Alguns exemplos de proteínas com centros de ferro-enxofre são ferredoxina, NADH desidrogenase ou Coenzima Q – citocromo c redutase.

Alguns cofatores incluem elementos inorgânicos ligados a moléculas orgânicas. Esses cofatores costumam ser incluídos no grupo dos cofatores orgânicos devido ao maior peso da fração orgânica. Por exemplo, o grupo heme.

Cofatores orgânicos: coenzimas e grupos protéticos

Coenzimas e grupos protéticos são dois tipos específicos de cofatores de natureza orgânica. Geralmente são moléculas pequenas, geralmente com massa inferior a 1000 Da. Para diferenciar entre os dois, a força ou tipo de ligação entre o cofator e a proteína é geralmente levado em consideração: uma coenzima é fracamente ligada, enquanto um grupo protético está fortemente ligado e geralmente não pode ser separado da proteína se não for desnaturado.

Esta diferenciação entre coenzima e grupo protético não é muito clara, uma vez que não existe uma definição exata entre o que é uma união forte e uma união fraca. Além disso, o mesmo cofator pode se ligar fracamente a uma proteína e ligar-se mais fortemente a outra. Mesmo algumas substâncias tradicionalmente consideradas como coenzimas têm uma ligação covalente com sua enzima , o que iria contra essa definição, pois é um tipo de ligação claramente forte.

A única diferença óbvia é que o termo coenzima se refere especificamente a cofatores enzimáticos, enquanto os grupos protéticos podem ser cofatores proteicos sem atividade enzimática. Para acabar com essa confusão e ter uma definição exata, alguns autores propuseram abandonar o termo coenzima em favor de grupo protético para se referir a todos os cofatores orgânicos em geral e usar coenzima para se referir especificamente a cofatores orgânicos enzimáticos.

O uso do termo cofator também foi proposto para se referir a uma substância diferente da proteína e do substrato que é necessário para a atividade da proteína, e o uso do termo grupo protético para se referir a substâncias que permanecem covalentemente ligadas ao proteína ao longo do ciclo catalítico. Uma coenzima pode cair em ambos os grupos, dependendo do modo de ação. De qualquer forma, ainda não existe um consenso inequívoco adotado pela comunidade científica.

Exemplos de coenzimas e grupos protéticos

Os exemplos mais comuns de coenzimas são vitaminas e derivados. Nem todas as vitaminas atuam como coenzimas, mas é uma atividade muito frequente entre elas. No grupo das vitaminas B encontramos numerosos exemplos, como a coenzima A, derivada do ácido pantênico (vitamina B 5 ), ou os cofatores NAD + e NADP + , derivados da niacina (vitamina B 3 ).

O grupo heme é um exemplo típico de grupo protético. Em geral, as proteínas que o grupo heme contém são conhecidas como hemeproteínas. Este grupo inclui proteínas com importantes funções biológicas. Por exemplo, hemoglobina e mioglobina (envolvidas no transporte de O 2 ), vários citocromos (envolvidos no transporte de energia química) ou as enzimas catalase e óxido nítrico sintase endotelial.