En bioquímica, el sustrato es una molécula sobre la que actúa una enzima. Las enzimas catalizan reacciones químicas en las que intervienen el o los sustratos. En el caso de un único sustrato, éste se une al sitio activo de la enzima y se forma un complejo enzima-sustrato. El sustrato se transforma en uno o varios productos, que se liberan del sitio activo. El sitio activo queda entonces libre para aceptar otra molécula de sustrato. En el caso de más de un sustrato, éstos pueden unirse en un orden determinado al sitio activo, antes de reaccionar juntos para producir productos. Un sustrato se denomina «cromogénico» si da lugar a un producto coloreado cuando actúa una enzima. En los estudios histológicos de localización de enzimas, el producto coloreado de la acción enzimática puede verse al microscopio, en secciones finas de tejidos biológicos. Del mismo modo, un sustrato se denomina «fluorogénico» si da lugar a un producto fluorescente cuando actúa sobre él una enzima.
Por ejemplo, la formación de cuajos (coagulación del cuajo) es una reacción que se produce al añadir la enzima cuajo a la leche. En esta reacción, el sustrato es una proteína de la leche (por ejemplo, la caseína) y la enzima es el cuajo. Los productos son dos polipéptidos que se han formado por la escisión del péptido mayor del sustrato. Otro ejemplo es la descomposición química del peróxido de hidrógeno llevada a cabo por la enzima catalasa. Como las enzimas son catalizadores, no se modifican por las reacciones que llevan a cabo. Sin embargo, el o los sustratos se convierten en productos. En este caso, el peróxido de hidrógeno se convierte en agua y gas oxígeno.
E + S ↽ – – ⇀ ES ⟶ EP ↽ – – ⇀ E + P {{displaystyle} {{E}+ S <> ES -> EP <> {E}+ P}}
- Donde E es la enzima, S es el sustrato, y P es el producto
Mientras que los pasos primero (unión) y tercero (desunión) son, en general, reversibles, el paso intermedio puede ser irreversible (como en las reacciones de la renina y la catalasa que acabamos de mencionar) o reversible (por ejemplo, muchas reacciones de la glicoproteína).p. ej. muchas reacciones en la vía metabólica de la glucólisis).
Al aumentar la concentración de sustrato, la velocidad de reacción aumentará debido a la probabilidad de que el número de complejos enzima-sustrato aumente; esto ocurre hasta que la concentración de enzima se convierte en el factor limitante.
Promiscuidad de sustratoEditar
Aunque las enzimas son típicamente muy específicas, algunas son capaces de realizar la catálisis en más de un sustrato, una propiedad denominada promiscuidad enzimática. Una enzima puede tener muchos sustratos nativos y una amplia especificidad (por ejemplo, la oxidación por el citocromo p450) o puede tener un único sustrato nativo con un conjunto de sustratos no nativos similares que puede catalizar a una cierta velocidad inferior. Los sustratos con los que una enzima determinada puede reaccionar in vitro, en un entorno de laboratorio, no reflejan necesariamente los sustratos fisiológicos y endógenos de las reacciones de la enzima in vivo. Es decir, las enzimas no realizan necesariamente todas las reacciones en el cuerpo que pueden ser posibles en el laboratorio. Por ejemplo, mientras que la amida hidrolasa de ácidos grasos (FAAH) puede hidrolizar los endocannabinoides 2-araquidonilglicerol (2-AG) y anandamida a tasas comparables in vitro, la interrupción genética o farmacológica de la FAAH eleva la anandamida pero no el 2-AG, lo que sugiere que el 2-AG no es un sustrato endógeno in vivo para la FAAH. En otro ejemplo, se observa que las N-acil-taurinas (NATs) aumentan drásticamente en los animales con disrupción de la FAAH, pero en realidad son sustratos pobres de la FAAH in vitro.
SensibilidadEditar
Los sustratos sensibles también conocidos como sustratos índice sensibles son fármacos que demuestran un aumento del AUC de ≥5 veces con inhibidores índice fuertes de una vía metabólica determinada en estudios clínicos de interacción fármaco-fármaco (DDI).
Los sustratos sensibles moderados son fármacos que demuestran un aumento del AUC de ≥2 a <5 veces con inhibidores de índice fuerte de una vía metabólica determinada en estudios clínicos de DDI.
Interacción entre sustratosEditar
El metabolismo por la misma isozima del citocromo P450 puede dar lugar a varias interacciones farmacológicas clínicamente significativas.