A enzima citrato sintase catalisa a primeira etapa de um processo metabólico celular chamado ciclo do ácido cítrico. Esse processo ocorre na maioria das células animais, vegetais e bacterianas, produzindo energia celular para a vida toda, na forma de uma molécula chamada ATP. O primeiro passo dessa reação em cadeia usa os produtos do metabolismo do açúcar para produzir uma substância chamada citrato, que é posteriormente processada para produzir energia. Como muitas enzimas, a citrato sintase deve primeiro se ligar a uma molécula específica, seu substrato, antes de se tornar quimicamente ativa.
A citrato sintase é produzida em quase todos os tipos de células. É o catalisador que inicia o primeiro passo da reação metabólica básica conhecida como ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs, que ocorre em todos os organismos que requerem oxigênio para o metabolismo. O ciclo do ácido cítrico produz ATP, uma molécula usada para alimentar os processos básicos das células vivas, como respiração e reprodução. A citrato sintase é a primeira enzima na longa cadeia de catalisadores do ciclo de Krebs, e a quantidade produzida regula a taxa na qual todo o ciclo pode prosseguir.
Como todas as enzimas, a citrato sintase tem uma estrutura proteica específica que permite catalisar reações. Existe no corpo em dois estados separados, com base em sua conformação ou forma: uma variedade ativa e inativa. Durante a glicólise, a glicose do açúcar, derivada dos alimentos, foi metabolizada em vários produtos químicos, incluindo duas moléculas de acetato que ajudam a iniciar o ciclo de Krebs. Quando ligada por uma molécula de oxaloacetato, a citrato sintase muda sua conformação e abre uma região em sua superfície à qual o acetil-CoA se liga.
O mecanismo da citrato sintase requer ativação, que ocorre quando se liga a um composto denominado substrato, neste caso oxaloacetato, em um processo denominado ajuste induzido. A conformação inativa da citrato sintase é conhecida como sua forma aberta. Como outras proteínas, essa enzima é composta de muitas moléculas de aminoácidos. Quando se liga ao oxaloacetato, a forma é alterada à medida que certos aminoácidos são ligados, fechando e formando um tipo de círculo ao redor do substrato. Essa forma fechada é a forma de ativação que permite que o ciclo do ácido cítrico prossiga.
Uma vez que a enzima se liga ao acetil-CoA, liga uma porção das moléculas de acetil ao oxaloacetato, ao mesmo tempo em que remove quimicamente a seção CoA. A parte transferida, uma molécula de acetato com dois carbonos, é então ligada ao oxaloacetato, sintetizando um novo composto de seis carbonos chamado citrato. Essa reação permite que os átomos de carbono nos compostos sejam movidos mais para baixo no ciclo do ácido cítrico em uma molécula facilmente transportável, onde participam de uma série de transformações metabólicas pelas quais a célula gera mais ATP.