As inocorrentes reações laterais

...e a repetição disfarçada de uma falácia já clássica

“Verdadeiros robôs moleculares a orquestrar com uma eficiência a formação de ligações peptídicas, evitando as reações laterais mortais à Vida, e com uma eficiência acima de 5 noves (1 erro em 1 bilhão) a em um processo frenético (várias ligações peptídicas por segundo).” - Exclusiva com Marcos Eberlin. A origem da vida. - www.origemedestino.org.br

Representação de uma enzima em ação, no caso, produzindo claramente uma síntese por adição. - www.slideboom.com

O primeiro erro

Primeiramente, vejamos da frase acima o trecho: “Verdadeiros robôs moleculares a orquestrar com uma eficiência a formação de ligações peptídicas [...]”

Claro que as moléculas enzimas são “robôs moleculares”. Evidente que os mecanismos moleculares são autônomos e executam o que sua estrutura determina*, e coordenadas pelo DNA e RNA, realizam suas tarefas, e mesmo que sem estes coordenadores, se íntegras, continuarão a realizar sua tarefa/atividade de catálise, tanto que pode-se usar enzimas puras em processos industriais com as mais diversas finalidades.

*Aqui, deve-se cuidar com o termo “determina”, pois veremos adiante que há instabilidades sempre relacionadas à ação das enzimas e de qualquer outra espécie bioquímica em ação no biológico ou externamente a um organismo.

Exemplo banais e de grande escala são a produção de biodiesel ou a produção de “açúcares invertidos”.[1][2][3][4][5] A produção de aminoácidos por enzimas, já com aplicações na indústria, já é uma mostra de que as estrutura peptídicas possuem a capacidade de produzir os monômeros que constituirão outras estruturas peptídicas.[6]

Até mesmo a produção de aminoácidos da quiralidade desejada podem ser obtidos pela ação das enzimas, o que por si já mostra a seletividade quiral que tais compostos apresentam.[7][8]

Estes processos já apontam que a quiralidade é definida por enzimas, ainda que a quiralidade destas seja homoquiral. Muitos destes processos se dão por hidrólise enzimática, o que já descaracteriza que uma alegada hidrólise seja ou tenha sido prejudicial à formação de componentes da vida, num meio então abiótico, ou num momento posterior, nutrientes tóxicos ao meio já biótico.[9][10][11][Nota 1]

Esta capacidade de seletividade e estabilidade da atividade catalítica é a própria segurança de se produzir formas enantiomericamente puras, noutras palavras, selecionadas quiralmente, garantida pela utilização de enzimas em escala industrial.[12]

Esse processos enzimáticos, quando estão inclusos em processos biotecnólógicos, com o uso de bactérias e leveduras como seus agentes, é sempre os que estão por trás dos processos fermentativos utilizados na indústria.[13][14]

Um exemplo deste tipo de síntese com quiralidade resultante, selecionada, definida é a produção industrial de triptofano que tornou-se predominantemente biossintética visando evitar a presença de espécies químicas tóxicas,[15] e baseia-se hoje na fermentação de serina e indol usando formas selvagens ou geneticamente modificadas de bactérias tais como B. amyloliquefaciens, B. subtilis, C. glutamicum ou E. coli. Estas cepas transportam certas mutações que previnem a recaptação de aminoácidos aromáticos ou múltipla ou sobre-expressa ação dos operons relacionados à síntese do triptofano.[Nota 2]

A molécula do triptofano - www.daviddarling.info.

Esta conversão - a reação obtida que leva determinadas espécies químicas a tornarem-se outras - é catalisada pela enzima triptofano-sintase.[16]

A enzima triptofano-sintase - www.bioq.unb.br.

O erro neste frase está em “eficiência”, e logo veremos o motivo.

Um segundo erro

“[...] e com uma eficiência acima de 5 noves (1 erro em 1 bilhão) a em um processo frenético (várias ligações peptídicas por segundo) [...]”

Mas percebamos que a ação das enzimas e os próprios processos biológicos não são tão exatistas em quiralidade, pois D-enantiômeros de aminoácidos tem sido detectados com técnicas cromatográficas altamente sensíveis nos próprios fluido fisiológicos humanos.[17]

A razão para tal é que as moléculas biológicas, sendo como já vimos frequentemente assimétricas em relação à sua estereoquímica, nestas características são essenciais à sua função. Por isso, posicionamentos errôneos de estruturas biomoleculares quanto à sua quiralidade podem resultar em erros de configuração, que num caso, podem gerar toxidade, útil para peçonhas, por exemplo, como se evidencia em certos moluscos, ou alta resistência ao meio, inclusive, à outras enzimas, como se vê nas paredes bacterianas.[18]

Tais alterações das atividades catalíticas seletivas de quiralidade, oriundas de mutações tem inclusive aplicações industriais.[19]

Mas neste erro percebo uma modificação da falácia de Hoyle, agora com uma peculiar “derivada em relação à variável tempo”, apresentando como miraculosa a taxa no tempo apresentada. Obviamente, a taxa não é de todo miraculosa em tempo, pois os processos são reações químicas, e tem de pelos seus mecanismos de possuirem naturalmente tal velocidade, mas a taxa de erros apresentada, apesar de se mostrar baixa, é o suficiente para tornar em cascata todo um processo celular inviável, tóxico ou talvez até resultando no maléfico que é o cancerígeno, por exemplo, ou o simplesmente tóxico, nas enzimopatias, causadoras de diversas doenças, como anemias.[20][21][22][23]

Um terceiro erro

“[...] evitando as reações laterais mortais à Vida [...] ”

Já vimos pelo acima que os erros em reações, em quiralidade, ocorrem, e não necessariamente são maléficos, e exatamente por ocorrerem, uma falácia de Hoyle abordada por uma taxa no tempo não é de forma alguma argumento por perfeição do processo de ação das enzimas, da homoquiralidade selecionada e exatamente por isso tais processos são causadores claros de doenças.

Mas analisemos agora o termo “reação lateral”, e nos foquemos nas estruturas dos aminoácidos, e a forma com que realizam polimerização.

Uma rápida passagem de olhos por uma ilustração da Wikipédia com as estruturas dos 21 aminoácidos encontrados em eucariotas, agrupados de acordo com suas cadeias laterais, já permite perceber duas coisas:

1) Há estruturas laterais que também são aminas ou ácidos carboxílicos, de onde polimerização peptídica pode e até, dependendo da estrutura a qual o processo de polimerização chegará coordenado por enzimas polimerases deve apresentar “reações laterais”.

2) Há estruturas laterais que não são reativas numa polimerização, o que já havia tratado, similarmente, para o caso de hidrólise nas cadeias laterais, não podendo dali resultar qualquer polimerização peptídica.

Portanto, a existência de “reações laterais” fica restrita pelo próprio tipo de reação que seja a “neutralização” acido carboxílico / amina, resultando na poliamida que é toda estrutura peptídica, e como vimos por outras vias aqui, nem sempre os erros em tais polimerizações são nocivas per se, como evidencia-se na formação de enzimas que “digerem” os subprodutos da produção de nylon, assunto de outro de nossos trabalhos.

Os aminoácidos - Wikipedia.

Como já disse antes: “Mas meu senhor...”

Notas

1. Açúcar ou xarope de açúcar invertido é uma mistura de glicose e frutose obtida pela divisão da sacarose, o açúcar da cana) em seus dois componentes.

2. Operon é conjunto de genes nos procariontes e em alguns eucariontes que se encontram funcionalmente relacionados, contíguos e controlados coordenadamente, sendo todos expressos em apenas um RNA mensageiro

Referências

1. A novel enzymatic catalyst for biodiesel production - www2.cnrs.fr

2. Ranganathan SV, Narasimhan SL, Muthukumar K.; An overview of enzymatic production of biodiesel. Bioresour Technol. 2008 Jul;99(10):3975-81. Epub 2007 Jun 25.

3. Lene Fjerbaek, Knud V. Christensen, Birgir Norddahl; A Review of the Current State of Biodiesel Production Using Enzymatic Transesterification; Biotechnology and Bioengineering, Vol. 102, No. 5, April 1, 2009

4. Nevena Luković, Zorica Knežević-Jugović and Dejan Bezbradica; Biodiesel Fuel Production by Enzymatic Transesterification of Oils: Recent Trends, Challenges and Future Perspectives - cdn.intechopen.com

5. Enzymatic Production of Invert Sugar - Ensymm

6. Humg-Yo Hsiao, James F. Walter, David M Anderson and Bruce K. Hamilton; Enzymatic Production of Amino Acids - www.nottingham.ac.uk

7. S. Deepa, et al; Enzymatic production and isolation of d-amino acids from the corresponding 5-substituted hydantoins; Process Biochemistry, Volume 28, Issue 7, 1993, Pages 447–452.

8. Kimiyasu Isobe, Hiroshi Tamauchi, Ken-ichi Fuhshuku, Shouko Nagasawa, and Yasuhisa Asano; A Simple Enzymatic Method for Production of a Wide Variety of D-Amino Acids Using L-Amino Acid Oxidase from Rhodococcus sp. AIU Z-35-1; Enzyme Research, Volume 2010 (2010), Article ID 567210, 6 pages - doi:10.4061/2010/567210

9. Tan Soon Ann; PRODUCTION OF AMINO ACIDS BY THE ENZYMATIC HYDROLYSIS OF SOYA PROTEIN ISOLATE AND WHEAT GLUTEN - www.aseanfood.info

10. Wolfgang Leuchtenberger, Klaus Huthmacher, Karlheinz Drauz; Biotechnological production of amino acids and derivatives: current status and prospects; Appl Microbiol Biotechnol (2005) 69: 1–8 - DOI 10.1007/s00253-005-0155-y

11. Kamphuis J, Boesten WH, Broxterman QB, Hermes HF, van Balken JA, Meijer EM, Schoemaker HE.; New developments in the chemo-enzymatic production of amino acids.; Adv Biochem Eng Biotechnol. 1990;42:133-86.

12. Matcher GF, Dorrington RA, Burton SG.; Enzymatic production of enantiopure amino acids from mono-substituted hydantoin substrates. Methods Mol Biol. 2012;794:37-54. doi: 10.1007/978-1-61779-331-8_3.

13. Walter Carvalho, Débora D. V. Silva, Larissa Canilha e Ismael M. Mancilha; ADITIVOS ALIMENTARES PRODUZIDOS POR VIA FERMENTATIVA PARTE I: ÁCIDOS ORGÂNICOS; Revista Analytica, Agosto/Setembro 2005, Nº18. - revistaanalytica.com.br

14. Débora D. V. Silva, Walter Carvalho, Larissa Canilha e Ismael M. Mancilha; ADITIVOS ALIMENTARES PRODUZIDOS POR VIA FERMENTATIVA - PARTE 2: AMINOÁCIDOS E VITAMINAS; Revista Analytica, Outubro/Novembro 2005, Nº19. - revistaanalytica.com.br

15. John Fagan, Ph.D.; Summary of the Tryptophan Toxicity Incident - www.nemsn.org

16. Ikeda M (2002). "Amino acid production processes". Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology 79: 1–35. doi:10.1007/3-540-45989-8_1. ISBN 978-3-540-43383-5. PMID 12523387

17. Ercal N, Luo X, Matthews RH, Armstrong DW.; In vitro study of the metabolic effects of D-amino acids. Chirality. 1996;8(1):24-9.

18. Eduard Schreiner, Leonardo G Trabuco, Peter L Freddolino and Klaus Schulten; Stereochemical errors and their implications for molecular dynamics simulations; Schreiner et al. BMC Bioinformatics 2011, 12:190. - www.biomedcentral.com

19. Chemically modified mutant serine hydrolases show improved catalytic activity and chiral selectivity - United States Patent 8357524 - www.freepatentsonline.com

20. Gregory H. Foster, Cassandra S. Armstrong, Ramesh Sakiri and Vernon L. Tesh; Shiga Toxin-Induced Tumor Necrosis Factor Alpha Expression: Requirement for Toxin Enzymatic Activity and Monocyte Protein Kinase C and Protein Tyrosine Kinases; Infect. Immun. September 2000 vol. 68 no. 9 5183-5189 - doi: 10.1128/​IAI.68.9.5183-5189.2000

21. Burns, M. B., Lackey, L. et al. (2013). APOBEC3B is an enzymatic source of mutation in breast cancer Nature DOI: 10.1038/nature11881

22. Jean-Jacques Brière, Judith Favier, Anne-Paule Gimenez-Roqueplo, and Pierre Rustin; Tricarboxylic acid cycle dysfunction as a cause of human diseases and tumor formation; Am J Physiol Cell Physiol December 2006 vol. 291 no. 6 C1114-C1120.

23. Laurent R. Chiarelli, et al; Functional analysis of pyrimidine 5-nucleotidase mutants causing nonspherocytic hemolytic anemia; Blood 2005 105: 3340-3345 - doi:10.1182/blood-2004-10-3895