Estudante

Existem duas condições fundamentais para a vida: uma delas é que o organismo vivo deve ser capaz de se auto-replicar, a segunda é que o organismo deve ser capaz de catalisar reações químicas eficiente e seletivamente. As enzimas apresentam uma eficiência catalítica extraordinária, em geral, muito maior que a dos catalisadores sintéticos ou inorgânicos. Elas têm um alto grau de especificidade por seus substratos e aceleram as reações químicas de uma maneira formidável e funcionam em soluções aquosas sob condições muito suaves de temperatura e pH, agindo em sequências organizadas elas catalisam as centenas de reações sucessivas pelas quais as moléculas nutrientes são degradadas, a energia química é conservada e transformada e as macromoléculas biológicas são sintetizadas a partir de moléculas precursoras simples.

A metodologia biosintética tem contribuído na obtenção de compostos enantiomericamente puros ou enriquecidos, geralmente intermediários ou produtos finais de rotas sintéticas extereocontroladas.

O artigo apresenta dois tipos de abordagem para o entendimento e otimização dos processos enzimáticos. Umas delas é de natureza teórica e outra está baseada no estudo metodológico de uma determinada enzima ou sistema. Neste artigo são revisados e discutidos os principais aspectos que estão relacionados com a influência do solvente sobre a enatiosseletividade de hidrolases, principalmente lípases.

Além das funções metabólicas as lípases possuem um papel importante em biotecnologia, principalmente em síntese orgânica na preparação de compostos enantioméricamente enriquecidos. Em uma biotransformação os substratos e os estados de transição gerados durante o processo catalítico deverão ser ligados por interações múltiplas não covalentes com a superfície da enzima, como conseqüência na força de todas essas informações será fortemente dependentes da distância e dos ângulos de interação da enzima com o substrato, resultando na formação de um sítio de ligação altamente seletivo.

Aspectos físico-químicos sobre a influência do solvente na enantiosseletividade de uma biotransformação

O estado de transição determina a enantiosseletividade de uma enzima durante a formação do primeiro intermediário formada na etapa lenta, que é determinante para a velocidade da reação.

A diferença da energia de gibbs enz-S e enz-S136 depende da enatiosseletividade quando a reação é irreversível. O aumentos da atividade da lípase está relacionada ao aumento da concentração do substrato na interface ou da área da interface, o mesmo acontece em solventes orgânicos, a enzima permanece insolúvel obedecendo o modelo de catálise interfacial.

Em solventes orgânicos a enantiosseletividade de uma bioconversão irreversível obedecerá um processo homo competitivo descrito pela equação 1:

Onde a razão Ks/Kd é constante e independente das concentrações relativas dos enantiômeros na interface.

* Kcat/Km = constante de velocidade de segunda ordem em uma concentração infinitamente pequena.

* Kcat = constante catalítica

* Km = constante de michaelis

* E = razão enantiomerica

Para uma melhor interação sibstrato enzima é necessário um valor elevado de E, o que significa dizer um alto rendimento da reação. A enantiosseletividade de biocatalizadores pode ser expressa através da reação entre as constantes de especificidade (Kcat/Km)s/(Kcat/Km)s’ ou através da razão entre as velocidades iniciais ns/ns’ e esta relação pode ser dada pela equação 2:

Enzimas que possuem barreiras energéticas baixas que significa dizer comportamento do tipo encaixe induzido, como as lípases, devem sofrer alterações na enantiosseletividade de solventes com características físico-químicas diferentes. Enzimas que não seguem o modelo do tipo encaixe induzido devem sofrer um menor grau de influência do solvente no seu potencial enantiosseletivo.

A partir de estudos realizados variando os tipos de solvente percebeu-se que o solvente influencia na enantiosseletividade da enzima por afetar a especificidade das lípases em biotransforações enantiosseletivas.

Um aumento da flexibilidade da proteína causado pela diminuição da entropia do meio, tem como conseqüência a redução da enantiosseletividade da enzima.

Através da modelagem molecular pode-se demonstrar que a enantiosseletividade depende da flexibilidade da enzima. O efeito da hidrofobicidade do solvente sobre a enantiosseletividade pode ser verificado pela relação inversa entre o valor de DG, hidrofobicidade e enantiosseletividade.

Quando o solvente é hidrofóbico ele é termodinamicamente menos favorecido do que solventes hidrofílicos, por ter maior dificuldade de retirar a água presente no sítio da enzima. O aumento da hidrofobicidade do solvente induz uma mudança conformacional no substrato favorecendo a reatividade