Na bioquímica, o substrato é uma molécula sobre a qual actua uma enzima. As enzimas catalisam reacções químicas envolvendo o(s) substrato(s). No caso de um único substrato, o substrato liga-se ao local activo da enzima, e forma-se um complexo enzimático-substrato. O substrato é transformado em um ou mais produtos, que são depois libertados do local activo. O sítio activo é então livre de aceitar outra molécula do substrato. No caso de mais do que um substrato, estes podem ligar-se numa determinada ordem ao sítio activo, antes de reagirem em conjunto para produzir produtos. Um substrato é chamado ‘cromogénico’ se der origem a um produto colorido quando agido por uma enzima. Nos estudos histológicos de localização enzimática, o produto colorido da acção enzimática pode ser visto ao microscópio, em secções finas de tecidos biológicos. Da mesma forma, um substrato é chamado ‘fluorogénico’ se der origem a um produto fluorescente quando actuado por uma enzima.
Por exemplo, a formação de coalho (coagulação de coalho) é uma reacção que ocorre quando se adiciona a enzima rennina ao leite. Nesta reacção, o substrato é uma proteína do leite (por exemplo, caseína) e a enzima é a rennina. Os produtos são dois polipéptidos que foram formados pela clivagem do substrato do peptídio maior. Outro exemplo é a decomposição química do peróxido de hidrogénio realizada pela enzima catalase. Uma vez que as enzimas são catalisadoras, não são alteradas pelas reacções que realizam. No entanto, o(s) substrato(s) é/são convertido(s) em produto(s). Aqui, o peróxido de hidrogénio é convertido em água e oxigénio gasoso.
E + S ↽ – – – ⇀ ES ⟶ EP ↽ – – – ⇀ E + P {\displaystyle {\ce {{\E}+ S <> ES -> EP <> {E}+ P}}}
- Onde E é enzima, S é substrato, e P é produto
enquanto que o primeiro (vinculativo) e o terceiro (não vinculativo) passos são, em geral, reversível, o passo intermédio pode ser irreversível (como nas reacções de renina e catalase que acabam de ser mencionadas) ou reversível (e.g. muitas reacções na via metabólica da glicólise).
Ao aumentar a concentração do substrato, a taxa de reacção aumentará devido à probabilidade de que o número de complexos enzimático-substrato aumente; isto ocorre até que a concentração enzimática se torne o factor limitante.
Promiscuidade do substratoEditar
Embora as enzimas sejam tipicamente muito específicas, algumas são capazes de realizar catálise em mais do que um substrato, uma propriedade denominada promiscuidade enzimática. Uma enzima pode ter muitos substratos nativos e uma ampla especificidade (por exemplo, oxidação por citocromo p450s) ou pode ter um único substrato nativo com um conjunto de substratos semelhantes não nativos que pode catalisar a um ritmo inferior. Os substratos que uma determinada enzima pode reagir com in vitro, num ambiente de laboratório, podem não reflectir necessariamente os substratos fisiológicos e endógenos das reacções da enzima in vivo. Isto quer dizer que as enzimas não realizam necessariamente todas as reacções no organismo que possam ser possíveis no laboratório. Por exemplo, enquanto o ácido gordo amida hidrolase (FAAH) pode hidrolisar os endocanabinóides 2-arachidonoylglycerol (2-AG) e anandamida a taxas comparáveis in vitro, a perturbação genética ou farmacológica do FAAH eleva a anandamida mas não o 2-AG, sugerindo que o 2-AG não é um substrato endógeno, in vivo para o FAAH. Num outro exemplo, observa-se que as taurinas N-acyl (NATs) aumentam drasticamente nos animais que sofrem de FAAH, mas na realidade são substratos in vitro pobres de FAAH.
SensibilidadeEditar
Os substratos sensíveis também conhecidos como substratos de índice sensível são fármacos que demonstram um aumento na AUC de ≥5-dobrado com fortes inibidores de índice de uma dada via metabólica em estudos clínicos de interacção fármaco-droga (DDI).
Bastidores moderadamente sensíveis são fármacos que demonstram um aumento na CUA de ≥2 para <5 vezes com fortes inibidores de índice de uma dada via metabólica em estudos clínicos de DDI.
Interacção entre substratosEditar
Metabolismo pelo mesmo isozyme citocromo P450 pode resultar em várias interacções medicamentosas clinicamente significativas.