17-Biossíntese lipídeos

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Módulo III – Metabolismo dos lipídeos
 Biossíntese dos Ácidos Graxos
Universidade Federal do Ceará
Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular
Introdução a Bioquímica
Profa. Daniele Bezerra de Sousa
Maio de 2014
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O que é necessário?
AcetilCoA
MalonilCoA
NADPH
Complexo enzimático
Ácido Graxo
user - O fato é que a síntese de ácidos graxos ocorre no citosol. Então é necessário que o acetilCoA saia da mitocôndria. Isto ocorre na forma de citrato.
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Quais as principais fontes de acetil-CoA?
Acetil-CoA 
Piruvato
-oxidação
Aminoácidos
Administrador - As principais fontes de acetil CoA para a síntese de ácidos graxos é proveniente do piruvato (complexo da piruvato desidrogenase com síntese e acetil coA), aminoácidos cetogênicos e em pequeno grau da b-oxidação. Esta última não é levada em consideração porque são reguladas reciprocamente. Lembrando que todas essas vias acontecem na mitocôndria. Sendo assim, é necessário que o acetilCoA gerado seja exportado para o citosol. 
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Acetil-CoA
user - O fato é que a síntese de ácidos graxos ocorre no citosol. Então é necessário que o acetilCoA saia da mitocôndria. Isto ocorre na forma de citrato.
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Transporte de acetil-CoA para o citosol
user - O acetilCoA intramitocondrial interage com o oxaloacetato através da enzima citrato sintase (essa etapa, na verdade, é a primeira reação do ciclo de Krebs). O citrato formado atravessa a membrana da mitocôndria e chega no citosol é clivado pela citrato liase liberando acetilCoA citosólico e oxaloacetato. O acetilCoA segue então para a síntese dos ácidos graxos.
O oxaloacetato pode ser reduzido em malato (malato desidrogenase) e voltar à matriz mitocondrial. O malato pode pode ser empregado na geração de NADPH citotósilo pela enzima málica.
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De onde vem o NADPH?
Via das pentoses fosfato
Enzima málica
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Malonil-CoA
user - processo irreversível
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Síntese de Malonil-CoA
Processo irreversível
Catalisada pela complexo da acetil-CoA carboxilase
user - processo irreversível
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O malonil-CoA é um inibidor da carnitina-acil-transferase I – evita-se o ciclo fútil em que ácido graxo é oxidado para gerar acetil-CoA que por sua vez volta para o citosol para dar origem a um novo ácido graxo. 
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Complexo da ácido graxo sintase
-cetoacil-ACP-sintase (KS)
Enoil-ACP-redutase (ER)
-hidroxiacil-ACP-desidratase (DH)
Malonil/acetilCoA-ACP-transferase (MAT)
-cetoacil-ACP-redutase (KR)
Proteína transportadora de acila (ACP)
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ACP – Proteína transportadora de acila
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Complexo da ácido graxo sintase
Ácido graxo sintase I (AGS I)
(vertebrados e fungos)
Ácido graxo sintase II (AGS II) 
(vegetais e bactérias)
Vertebrados - Uma (01) cadeia polipeptídica multifuncional (Mr 240.000). 7 sítios ativos em domínios separados
- Mamíferos – homodímero (Mr 480.000)
Fungos e leveduras - Duas (01) cadeias polipeptídicas multifuncionais com arquitetura diferente. 
Sistema dissociado;
Cada etapa da síntese é catalisada por uma enzima diferente;
Gera diversos produtos (ac. graxos saturados de vários tamanhos, insaturações, ramificações, etc.)
Administrador - Existem duas variantes para a ac. graxo sintase. A AGS I e a AGS II. Vantagens da AGS I é que a síntese leva a um único produto e não são liberados intermediários.
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Complexo enzimático
Complexo da ácido graxo sintase
Mamífero
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Processo Global
Proteína transportadora de acila (ACP)
-Cetoacil-ACP-sintase (KS)
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Processo de Preparação 
Malonil/acetilCoA-ACP-transferase (MAT)
Administrador - 
Na fase de preparação, os dois grupos tióis têm que ser carregados com os grupos acil corretos.
Primeiro o grupo acetil da acetilCoA é transferido para o grupo -SH da cisteína da b-cetoacil-ACP sintase. Essa reação é catalisada pela malonil/acetil-CoA-ACP-transferase (MAT).
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Processo de Preparação
Malonil/acetilCoA-ACP-transferase (MAT)
Administrador - Agora o malonil da malonilCoA é transferido para o grupo tiol da ACP. Essa reação também é catalisada pela malonil/acetil-CoA-ACP transferase.
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Processo de Alongamento – Etapa 1 (condensação)
-cetoacil-ACP-sintase (KS)
Administrador - A primeira etapa é a condensação formando acetoacetil-ACP.O grupo acetil é transferido do cis-SH dessa enzima para o malonil no -SH da ACP. Há perda de CO2 sendo que esse carbono é o mesmo do HCO3 utilizado na carboxilação do acetil-CoA para formar malonil CoA pela acetilCoA carboxilase.
Essa reação é catalisada pela beta-cetoacil-ACP-sintase (KS).
Formação de malonil: Lembre-se que o processo de quebra/cisão de um acetil na beta-oxidação é um processo muito exergônico. Assim, a condensação é um processo muito endergônico. O malonil ativado torna essa reação de condensação viável. O C2 (metileno) do malonil é um bom nucleófilo.Qdo ocorre a descarboxilação do malonil o carvono metileno faz um ataque nucleofílico ao grupo acetil presente na KS. O acoplamento da descarboxilação com a condensação torna o processo global exergônico.
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Processo de Alongamento – Etapa 2 (redução)
-cetoacil-ACP-redutase (KR)
Administrador - Depois ocorrerá a redução do b-ceto grupo formando beta-hidroxibutiril-ACP. Essa reação é catalisada pela beto-cetoacil-ACP-redutase (KR) 
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Processo de Alongamento – Etapa 3 (desidratação)
-hidroxiacil-ACP-desidratase (DH)
Administrador - O beta-hidroxibutiril-ACP sofre uma desidratação e uma dupla ligação é formada com produção de trans-butenoil-ACP. Essa reação é catalisada pela beta-hidroxiacil-ACP-desidratase.
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Processo de Alongamento – Etapa 4 (redução)
Enoil-ACP-redutase (ER)
Administrador - 
Ocorre uma nova redução para perda da dupla ligação. Ocorre formação de butiril-ACP. A reação é catalisada pela enzima enoil-ACP-redutase (ER)
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Processo de Alongamento – Etapa 5 (translocação)
Administrador - Ocorre uma nova redução para perda da dupla ligação. 
Após isso, o grupo butiril é translocado para a beta-cetoacil-ACP sintase e inicia-se uma nova rodada. 
O butiril passa a funcionar como se fosse o acetil do acetilCoA da primeira volta. 
Nova molécula de malonil-CoA se liga à ACP
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Processo de Alongamento – Etapa 6
user - Ocorre uma nova redução para perda da dupla ligação. 
Após isso, o grupo butiril é translocado para a beta-cetoacil-ACP sintase e inicia-se uma nova rodada. 
O butiril passa a funcionar como se fosse o acetil do acetilCoAn da primeira volta. 
Nova molécula de malonil-CoA se liga à
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Processo de Alongamento – Ciclo 2
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Processo Global
Hidrólise (consumo de 1H2O)
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Processo de Alongamento
7 ciclos produzem o grupo palmitoil saturado (C16).
Não se sabe porque geralmente o alongamento pára quando se atinge 16 C.
Eventualmente se atinge 18 C.
Coqueiros e palmeiras possuem cadeias de 8 a 14 C.
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Reação Global (ácido palmítico)
Formação de malonil
7 Ciclos
7 acetil-CoA + 7CO2 + 7ATP 7 malonil-CoA + 7ADP + 7Pi 
acetil-CoA + 7malonil-CoA + 14NADPH + 14H+ palmitato + 7CO2 + 8CoA + 14NADP+ + 6H2O
8acetil-CoA + 7ATP + 14NADPH + 14H+ palmitato + 7ADP + 7Pi + 8CoA + 14NADP+ + 6H2O
 
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Biossíntese X Oxidação
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Biossíntese X Oxidação
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Regulação da síntese de ácidos graxos
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Regulação
Quando ATP e acetil-CoA então o citrato será transportado para o citosol. 
Inibe Fosfofrutoquinase1
(Glicólise)
Administrador - Citrato em alta concentração no ciosol estimula a ação da acerilCoA carboxilase para que haja síntese de ácido graxo. Além disso, inibe a fosfofrutoquinase para que não haja glicóise a fim de limitar o fluxo de Carbono para a glicólise.
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Regulação pelo glucagon, insulina e epinefrina – modificação covalente
Administrador - O glucagon e adrenalina estimulam a degradação de ácidos graxos e não a síntese.
Já a insulina estimula a síntese de ácidos graxos.Então ela estimula tanto a
quebra do citrato para gerar acetil-CoA como também a a carboxilação do acetil-CoA para gerar malonil-CoA.
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Regulação pelo glucagon, insulina e epinefrina – modificação covalente
Acil-CoA carboxilase 
(inativa)
Acil-CoA carboxilase 
(ativa)
Glucagon e epinefrina
P
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Regulação da expressão gênica
Supressão de enzimas lipogênicas no fígado
Alimentação rica em ácidos graxos poliinsaturados
Mecanismo não esclarecido
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Regulação em plantas e bactérias
A acetil-CoA carboxilase de plantas e bactérias não é regulada pelo citrato e nem por modificação covalente reversível
pH estromal
[Mg2+]
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Sistema de alongamento dos ácidos graxos
Presente nas mitocôndrias e retículo endoplasmático liso
Palmitoil-CoA (16:0)
Estearato-CoA (18:0)
Diferentes sistemas enzimáticos
CoA é o transportador de acila direto
Mecanismo idêntico ao da síntese de palmitato
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Dessaturação dos ácidos graxos
Palmitato
Palmitoleato (16:1 Δ9)
Estearato
Oleato (18:1 Δ9)
Acil-graxo-CoA dessaturase
(oxidases de função mista)
NADH ou NADPH
Citocromo b5 redutase (FADH2)
Mamíferos não podem introduzir duplas ligações adicionais
Plantas podem sim introduzir duplas ligações nas posições Δ12 e Δ15 
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Dessaturação dos ácidos graxos
Retículo endoplasmático liso
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RE e cloroplastos
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RE
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Síntese de Triacilgliceróis
Crescimento corporal rápido
Ácidos graxos ingeridos ou sintetizados
Triacilgliceróis
Fosfolipídeos
Muita energia sem crescimento