Biossíntese dos ácidos graxos 2019

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Módulo III - Metabolismo dos Lipídeos
Biossíntese dos ácidos graxos e triglicerídeos
Universidade Federal do Ceará
Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular
Introdução a Bioquímica
Profa. Daniele Bezerra de Sousa
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Onde ocorre?
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O que é necessário para sintetizar um ácido graxo?
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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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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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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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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Síntese de malonil-CoA
Catalisada pelo
complexo da acetil-CoA carboxilase
Biotina carboxilase
Proteína transportadora de biotina
Carboxil-transferase ou transcarboxilase
Bactérias: Três subunidades distintas
Animais: Um único polipeptídeo
Vegetais: Têm as duas formas
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Síntese de malonil-CoA
Complexo da acetil-CoA carboxilase
Biotina - Vitamina B7, vitamina H ou coenzima R
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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 - Uma única cadeia polipeptídica contendo os 7 domínios
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Complexo enzimático
Complexo da ácido graxo sintase 
Fungos – Os sítios catalíticos são divididos em duas cadeias polipeptídicas
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Etapas do processo de síntese
Etapa de Preparação
Objetivo: Carregar a ácido graxo sintase com o acetilCoA e malonilCoA
Ciclos de Síntese
Objetivo: Adicionar, em cada ciclo, as unidades de dois carbonos vindos do Malonil-CoA
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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 – Recarregamento da ACP
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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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 (16:0)
Palmitoleato (16:1 Δ9)
Estearato (18:0)
Oleato (18:1 Δ9)
Acil-graxo-CoA dessaturase (oxidases de função mista)
NADH ou NADPH
Citocromo b5
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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Retículo endoplasmático liso
Dessaturação dos ácidos graxos
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RE e cloroplastos
RE e cloroplastos
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Síntese de Eicosanóides
Moléculas biológicas que atuam como sinalizadoras e mensageiras de curta distância
Eicosanóides (prostagladinas, tromboxanos e leucotrienos)
Linoleato (18:1 Δ9,12)
Araquidonato (20:4 Δ5,8,11,14)
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Algumas funções dos eicosanóides
LEUCOTRIENOS são mediadores de processos alérgicos agudos, agem fazendo constrição dos brônquios. 
	Fármacos anti-inflamatórios contra asma - Inibição de leucotrienos evitando a constrição, permitindo assim a respiração do individuo.
PROSTAGLANDINAS – Causam aumento da permeabilidade capilar e promovem a quimiotaxia, atraindo células como macrófagos especializadas na fagocitose de restos celulares resultantes durante o processo inflamatório.
TROMBOXANOS – Causam aumento na constrição dos vasos sanguíneos, agregação plaquetária e coagulação sanguínea.
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Síntese de prostaglandinas e tromboxanos
Fosfolipase A2 ataca os fosfolipídeos de membrana liberando o araquidonato
COX (bifuncional) – Síntese de prostaglandinas
COX1 – Síntese de prostaglandinas que regulam a secreção de mucina gástrica
COX2 – Síntese de prostaglandinas que medeiam inflamação, dor e febre
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COX1 – Síntese de prostaglandinas que regulam a secreção de mucina gástrica
COX2 – Síntese de prostaglandinas que medeiam inflamação, dor e febre
Aspirina, ibuprofeno e naproxeno – Inativação de COX1 e COX2 com inibição da síntese de prostaglandinas e tromboxanos
Síntese de prostaglandinas e tromboxanos
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Tromboxanos – Constrição dos vasos sanguíneos, agregação plaquetária e coagulação sanguínea.
OBS: Aspirina – Inibição de tromboxanos e redução da probabilidade de AVC e infartos
Síntese de prostaglandinas e tromboxanos
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Síntese de Leucotrienos
Via não inibida por aspirina ou outros AINES.
Envolvidos na constrição da musculatura livre
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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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Síntese dos Triacilglicerois
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Síntese de Triacilgliceróis
Crescimento corporal rápido
Ácidos graxos ingeridos ou sintetizados
Triacilgliceróis
Fosfolipídeos
Muita energia sem crescimento
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Síntese de Triacilgliceróis
Triacilgliceróis – Reserva de energia para até 12 semanas (homem de 70 kg sendo 15 kg de gordura)
Precursores dos triacilglicerois
Glicerol-3-fosfato
Acil graxo -Coa
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Obtenção de glicerol-3-fosfato 
Formação de glicerol-3-fosfato
Maioria dos tecidos
Fígado e rins
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Síntese do ácido fosfatídico
Formação de glicerol-3-fosfato
Formação de ácido fosfatídico
Acilação das duas hidroxilas livres do glicerol-3-fosfato por duas moléculas de acil-graxo-CoA formando o diacilglicerol-3-fosfato ou ácido fosfatídico
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Síntese do triacilglicerol
Ácido fosfatídico pode ser convertido tanto em triacilglicerois quanto em glicerofosfolipídeos.
Hidrólise
Transesterificação
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Regulação da síntese de triacilglicerol pela insulina
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Ciclo dos triacilglicerois
75% dos ácidos graxos liberados são reesterificados a triacilglicerois
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Gliceroneogênese
Uma versão mais curta da gliconeogênese partindo do piruvato até diidroxicetona-fosfato (DHAP). 
Piruvato carboxilase e PEP carboxicinase em adipócitos?
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Gliceroneogênese