Biossíntese dos ácidos graxos

Prévia do material em texto

Susana Figueiredo – UFC 
» Aumento de gorduras, proteínas e carboidratos: 
armazenamento sob a forma de triglicerídeos 
ONDE OCORRE 
»Ocorre no citosol 
»O alongamento (aumento do tamanho e introdução 
de dupla ligações) dos ácidos graxos ocorre na 
mitocôndria e no retículo endoplasmático 
 
SÍNTESE DE ÁC. GRAXOS 
» O que é necessário para sintetizar um ácido graxo: 
 AcetilCoA 
 NADPH: muito envolvido nas reações de 
síntese 
 MalonilCoA 
 Complexo enzimático 
ACETIL-COA 
 
» Sabe-se que a maior parte do acetilCoA é gerado na 
mitocôndria 
» Como a síntese de ácidos graxos ocorre no citosol, 
é necessário que o acetilCoA saia da mitocôndria 
» Isto ocorre na forma de citrato (1ª reação do CK): 
junção da molécula de acetilCoA com oxaloacetato 
para a formação do citrato 
»Esse citrato, não necessariamente segue para o CK, 
podendo então sair da mitocôndria, indo para o 
citosol, se a célula o desejar 
PRINCIPAIS FONTES DE ACETIL-COA 
 Piruvato 
 B-oxidação 
 Aminoácidos 
» Neste caso, não se pode considerar a B-oxidação, 
pois se trata de síntese e não de oxidação. Não é 
possível que ambos os processos ocorram 
concomitantemente 
» As principais fontes de acetilCoA para a síntese de 
ácidos graxos é proveniente do piruvato (complexo 
da piruvato desidrogenase com síntese e acetil CoA), 
aminoácidos cetogênicos e um pequeno grau de b-
oxidação 
»Esta última não é levada em consideração porque 
são reguladas reciprocamente 
TRANSPORTE DE ACETILCOA PARA O CITOSOL 
 
» O acetilCoA vai se condensar com o oxaloacetato 
através da enzima citrato sintase (primeira reação do 
CK), para a formação do citrato 
»O citrato formado, por meio de um transportador, é 
jogado para fora da mitocôndria, atravessando sua 
membrana e chegando no citosol, onde é clivado pela 
citrato liase, liberando acetilCoA citosólico e 
oxaloacetato 
»A enzima citrato liase usa uma molécula de ATP 
para fazer a quebra e acrescentar uma molécula de 
coenzimaA no Acetil 
»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 ser empregado na geração de 
NADPH citosólico pela enzima málica 
PROVENIÊNCIA DO NADPH 
»Via das pentoses fosfato 
 
»Enzima málica: transformação do malato em 
piruvato 
 O malato perde um carbono na forma de 
CO2, tornando-se piruvato e liberando 
NADPH 
 
MALONIL-COA 
»Processo irreversível 
 
SÍNTESE DE MALONIL-COA 
 
» Catalisada pela complexo da acetil-CoA 
carboxilase 
»Processo irreversível 
»O malonil-CoA é proveniente do Acetil-CoA 
»Acresci-mo de um C à molécula do acetil-CoA 
»Para a síntese do malonil é necessário ATP 
»O malonil-CoA é um inibidor da carnitina-acil-
transferase 1: 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 
COMPLEXO DA ÁC.GRAXO SINTASE 
 
»Presença de vários domínios enzimáticos, cada um 
com uma missão na síntese de ácidos graxos 
»A ACP, Proteína Transportadora de Acila, não tem 
uma função enzimática, mas sim de 
sustentar/ancorar o ácido graxo que se quer formar 
 
»Possui um braço bem longo. No enxofre da 
extremidade, é onde o ácido graxo que se vai 
sintetizar fica até que se conclua a síntese 
VARIANTES DA ÁC. GRAXO SINTASE 
» Ácido graxo sintase I (AGS I): vertebrados e 
fungos 
 »Vantagens: síntese de um único produto e 
não são liberados intermediários 
 Vertebrados: 
o Uma cadeia polipetídica 
multifuncional 
o 7 sítios ativos em domínios separados 
o Mamíferos: homodimero 
 
 
 Fungos e leveduras: 
o Duas cadeias polipetídicas 
multifuncionais com arquitetura 
diferente 
»Ácido graxo sintase II (AGS II ): vegetais e 
bactérias 
 Sintese dissociada 
 Cada etapa da síntese é catalisada por uma 
enzima diferente 
 Gera diversos produtos (ás. Graxos saturados 
de vários tamanhos, insaturações, 
ramificações…) 
PROCESSO GLOBAL 
 
»Realização de ciclos de incorporação de 2C até a 
construção total do ácido graxo 
»Cada ciclo de síntese é formado por 4 etapas 
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 
PROCESSO DE PREPARAÇÃO 
 
»Nesta fase, os dois grupos tióis têm que ser 
carregados com os grupos acil corretos 
»Primeiro o grupo acil 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) 
»Pega-se o grupamento acetil, ligar no átomo de 
enxofre da KS e dispensar a Coenzima-A 
 
 
»Agora o malonil da malonilCoA é transferido para 
o grupo tiol da ACP. 
»Reação também catalisada pela malonil/acetil-
CoA-ACP transferase 
»Pega-se o malonilCoA e o malonil, dispensar a 
Coenzima A, e o restante da molécula se liga no 
átomo de enxofre da ACP 
 
RESUMO: a fase de preparação consiste em ligar o 
acetil do acetilCoA na KS e pegar o malonil, do 
malonilCoA e liga-lo no átomo de enxofre da ACP 
CICLOS DE ALONGAMENTO 
»Etapa 1: condensação 
 
 Condensação formando o acetoacetil-ACP 
 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 
 Reação 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. Quando ocorre a 
descarboxilação do malonil o carbono 
metileno faz um ataque nucleófilico ao grupo 
acetil presente na KS. O acoplamento da 
descarboxilação com a condensação torna o 
processo global exergônico 
»Etapa 2: Redução 
 
 Redução do b-ceto grupo formando beta-
hidroxibutiril-ACP 
 Reação catalisada pela beta-acil-ACP-
redutase 
 Retirada de um íon hidreto do NADPH e 
introduzi-lo no C, formando o B-
hidroxibutiril-ACP 
»Etapa 3: Desidratação 
 
 A B-hidroxibutiril-ACP sofre uma 
desidratação e uma dupla ligação é formada 
com produção de trans-butenoil-ACP 
 Reação catalisada pela beta-hidroxiacil-ACP-
desidratase 
 
»Etapa 4: Redução 
 
 Ocorre uma nova redução para perda da 
dupla ligação 
 Tem-se a formação de butiril-ACP 
 Reação catalisada pela enzima enoil-ACP-
redutase (ER) 
 
» Um ciclo completo, com a formação de um ácido 
graxo de 4 carbonos. Como neste caso se quer 16 
carbonos, tem-se a necessidade de realizar mais ciclos 
(cada um adicionando 2 carbonos), acrescentando 
carbonos, até chegar ao número total que se pretende 
» Antes de partir para um próximo ciclo, transfere-se 
o ácido graxo que se encontra ligado à ACP para a 
KS, de forma a deixar a ACP livre 
»Etapa 5: Deslocamento 
 
 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 
 
 
PROCESSO DE ALONGAMENTO- CICLO 2 
 
»Processo se repete 
 » Condensação » Redução » Desidratação » Redução 
» Quando o ácido graxo atinge 16 carbonos se solta 
da enzima e é liberado 
»Para que o ácido graxo seja liberado, é necessário 
consumir uma molécula de água 
PROCESSO DE ALONGAMENTO 
» 7 ciclos produzem o grupo palmitoil saturado (C16) 
» Não se sabe porque geralmente o alongaento para 
quando se atinge um número de 16 carbonos 
» Eventualmente se atingem 18 carbonos 
»Coqueirose palmeiras possuem cadeias de 8 a 14 C 
REAÇÃO GLOBAL 
»(C16:0) (8 acetil CoA e 7 ciclos) 
 Formação de 7 malonil-CoA 
7 acetil-CoA + 7 CO2 + 7 ATP → 7 malonil-CoA + 
7 ADP + 7 Pi 
 7 ciclos 
1 acetil-CoA + 7 malonil-CoA + 14 NADPH + 14H+ 
→ C16:0 + 7 CO2 + 8CoA + 14 NADP+ + 6 H2O 
8 acetil-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + 14 H+ C16:0 + 
7 ADP + 7Pi + 8CoA + 14 NADP+ + 6 H2O 
» EX2: ácido graxo de c20:0 (forma 9 malonilCoA e 9 
ciclos) 
 Para sintetizar um ácido graxo de 2º 
carbonos, necessitaremos de 10 acetil-CoA, 
sendo que o primeiro será usado para 
carregar a enzima e os restamnte 9 para a 
produção dos 9 malonil (uso de 1 por cada um 
dos ciclos, que totalizam 9) 
o (se quisermos sintetizar um acido 
graxo de 18 carbonos, precisaremos 
de 9 acetil-CoA e 8 ciclos) 
o O nº de malonil é o nº de ciclos 
 
 
»18 NADPH pois cada ciclo usa 2 
» 9 CO2 provenientes da primeira etapa, quando o 
malonil faz o ataque e libera o CO2 
»10 CoA: sempre que o malonil se liga, libera a CoA 
»8 H2O: produção de 9, mas uma delas é usada para 
liberar o ácido graxo 
BIOSSÍNTESE X OXIDAÇÃO 
 BIOSSÍNTESE OXIDAÇÃO 
LOCALIZAÇÃO Citosol Mitocôndria 
REAÇÕES 1.Condensação 
2.Redução 
3.Desidratação 
4.Redução 
1.Oxidação 
2.Hidratação 
3.Oxidação 
4.Cisão 
ENZIMAS São diferentes 
COENZIMAS NADPH/NADP+ NAD+/NADH 
FAD/DAH2 
SUPORTE DA 
CADEIA 
CARBÔNICA 
ACP (proteína 
transportadora de 
acila) 
CoA-SH 
 
 
 » A biossíntese não é o contrário/inverso da 
oxidação. As enzimas envolvidas são diferentes 
SISTEMA DE ALONGAMENTO ÁC GRAXOS 
»Presentes nas mitocôndrias e retículo 
endoplasmático liso 
 
DESSATURAÇÃO DE ÁC GRAXOS 
 
» As enzimas acil-graxo-CoA dessaturase (oxidases 
de função mista), no retículo endoplasmático liso, 
introduzem a dupla ligação 
 
»Oxidases de função mista pois oxidam duas coisas 
ao mesmo tempo, o ácido graxo e o NADPH 
SÍNTESE DE EICOSANÓIDES 
» Linoleato (18:2 Δ9,12)→ Araquidonato (20:4 Δ5,8,11,14) 
→ Eicosanóides (prostagladinas, tromboxanos e 
leucotrienos) 
 
»Moléculas biológicas que atuam como sinalizadoras e 
mensageiras de curta distância 
 
FUNÇÕES DOS EICOSANÓIDES 
 
»Prostaglandinas: 
 Causam o 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 
»Leucotrienos: 
 São mediadores de processos alérgicos 
agudos 
 Agem fazendo constrição dos brônquios 
 Fármacos anti-inflamatórios contra asma: 
 Inibição de leucotrienos evitando a 
constrição, permitindo a respiração do 
indivíduo 
 
REGULAÇÃO SÍNTESE DE ÁC GRAXOS 
 
»Quando o ATP e o acetil-CoA aumentam, então o 
citrato será transportado para o citosol 
 
» Citrato em alta concentração no citosol estimula a 
ação da acetil-CoA carboxilase para que haja síntese 
de ácido graxo 
 
»Além disso, inibe a fosfofrutoquinase para que não 
haja glicólise a fim de limitar o fluxo de carbono para 
a glicólise 
 
 
 
REGULAÇÃO PELO GLUCAGON, INSULINA E 
EPINEFRINA 
 
»Modificação covalente 
 
 
»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 carboxilação do 
acetil-CoA para gerar malonil-CoA 
 
REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA 
»Alimentação rica em ácidos graxos poliinsaturados: 
vegetais, peixes de águas frias e profundas) 
»Supressão de enzimas lipogênicas no fígado 
»Mecanismo não esclarecido