Catalase

A catalase (EC 1.11.1.6) é uma enzima que catalisa a degradação do peróxido de hidrogénio (ou mais vulgarmente água oxigenada, cuja fórmula química é H₂O₂). Mais precisamente, na reação promovida pela catálase, duas moléculas de peróxido de hidrogénio são convertidas em água e oxigénio molecular:

2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂

Esta enzima que está presente em todos os organismos desde bactérias, fungos, plantas e animais. Nas células animais encontra-se principalmente nos perixossomas.

A catálase apresenta duas actividades enzimáticas dependendo da concentração de H₂O₂:

• Se a concentração de H₂O₂ for elevada, então a catalase actua cataliticamente, isto é, quebra o H₂O₂ em H₂O e O₂;
• Se a concentração de H₂O₂ for baixa e na presença de um substrato doador de hidrogénio adequado (e.g. etanol, metanol, fenol, etc.), então a catalase oxida o substrato, removendo o H₂O₂ e formando também H_2.

Existem espécies reactivas de oxigénio são metabolitos aeróbicos que são fisiologicamente activos em baixas concentrações mas podem provocar diversos tipos de lesões, incluindo danos no ADN, na membrana celular e em proteínas e lípidos em concentrações mais elevadas. Por isso, as células possuem sistemas antioxidantes que permitem a prevenção ou a recuperação dos danos oxidativos. Estes sistemas consistem em moléculas antioxidantes como também em enzimas antioxidantes, nomeadamente a catalase, entre outras.

O nome catalase foi usado pela primeira vez, talvez de forma inadequada para os padrões atuais, em 1900. As catalases, ou mais corretamente, hidroperoxidases, são uma das classes de enzimas mais estudadas e foram uma das primeiras fontes de informação sobre a natureza das enzimas. Warburg que notou que a actividade da catalase era inibida pelo cianeto, sugeriu que a catalase continha ferro em 1923. Chance obteve evidências para um complexo enzima substrato a partir de estudos sob condições de rápido fluxo. Em 1937, Sumner e Dounce cristalizaram a catalase proveniente do fígado de bovino, conseguindo concretizar uma das primeiras cristalizações de uma enzima intracelular. Mais tarde, a sequência de aminoácidos completa das catalases foram desvendadas. Actualmente, sabe-se que é uma proteína tetramérica composta de 4 subunidades idênticas de 60 kDa, contendo cada uma no seu centro activo um grupo heme e NADPH.

Teste da catalase

Algumas bactérias produzem a enzima catalase que facilita a desintoxicação celular ao neutralizar os efeitos bacteriocidas do peróxido de hidrogénio.

O teste da catalase facilita a detecção da enzima de catalase em bactérias. É essencial para a diferenciação de Micrococcaceae (catalase-positiva) de Streptococcaceae (catalase-negativa). O teste da catalase é também importante na diferenciação de bactérias anaeróbias obrigatórios de aeróbias, já que os anaeróbios são geralmente conhecidos por não possuirem a enzima. Neste contexto, o teste da catalase é importante para diferenciar estirpes aerotolerantes de Clostridium (catalase negativa) de Bacillus (catalase positiva).

Para testes de rotina de aeróbios, usa-se uma solução de peróxido de hidrogénio a 3 % e para a identificação de bactérias anaeróbias, a 15 %. O teste da catalase é considerado positivo quando é evidente uma imediata efervescência (borbulhar) após adição da solução de peróxido de hidrogénio e negativo na ausência da efervescência.

References:

• Chelikani, P., Fita, I, Loewen, P.C. (2004). Diversity of structures and properties among catalases. Cellular and Molecular Life Sciences, 61: 192-208.
• Kirkman, H.N., Gaetanit, G.F. (1984). Catalase: A tetrameric enzyme with four tightly bound molecules of NADPH. Proceedings of the National Academy of Sciences, 81: 4343-4347.
• Percy, M.E. (1984). Catalase: an old enzyme with a new role? Can J Biochem Cell Biol, 62:1006-14
• Scibior, D., Czeczot, H. (2006). Catalase: structure, properties, functions. Postepy Hig Med Dosw, 60:170-180.