Biossntese de Lipideos Biossntese de cidos Graxos Degradao

Biossíntese de Lipideos

Biossíntese de Ácidos Graxos üDegradação de ácidos graxos ocorre em unidades de dos carbonos üA biossíntese tem um importane intermediário: malonil—S—Co. A üMalonil—S--Co. A é formado a partir de Acetil-Co. A e bicarbonato Malonil—S—Co. A

Síntese do Malonil—Co. A (acetil-Co. A carboxilase) Malonil—S—Co. A Biotina carboxilase “Braço” de Biotina “Braço” de Lys Proteína carreadora de biotina Transcarboxilase Biotina Três regiões funcionais 1. proteína transportadora de biotina 2. biotina carboxilase Ativa o CO 2 (dependente de ATP) 3. Transcarboxilase transfere o CO 2 ativado da biotina a acetil-Co. A, produzindo malonil-Co. A Proteína carreadora de biotina O braço longo e Transcarboxilase flexível de biotina, Acetil—S—Co. A carrega o CO 2 ativado da região biotina carboxilase para o síto ativo da transcarboxilase Malonil—S—Co. A

grupo malonil grupo acetil (primeiro grupo acila) condensação redução Os Quatro passos da síntese de ácidos graxos üCada grupo malonil e acetil (acila de mais carbonos) é ativado por uma ligação tioéster à enzima üQuatro passos: 1) Condensação (acompanhado de descarboxilação) 2) Redução (acompanhado da oxidação do NADPH) 3) Desidratação (acompanhado da retirada de H 2 O) 4) Redução (acompanhado da oxidação do NADPH) üA cadeia acila é extendedida em unidades de dois carbonos üQuando a cadeia alcança 16 carbonos, o produto (palmitato 16: 0) deixa o ciclo üO agente redutor do ciclo de síntese é o NADPH üOs intermediários se mantém ativados e fixos à enzima através de grupamentos –SH üTodas as reações deste processo de síntese são catalizadas pelo complexo multienzimático ácido graxo sintase desidratação redução

Proteínas do Complexo ácido graxo sintase de E. coli # Componente Funcão 1 Proteína carreadora de acila (PCA) Carrega grupamento acila preso por ligação tioester 2 Acetil-Co. A–ACP transacetlase (AT) Transfers acyl group from Co. A to Cys residue of KS 3 b-Cetoacil-ACP sintase (KS) Condensa os groupos acil and malonil 4 Malonil-Co. A–PCA transferase (MT) Transfere groupo malonil da Co. A para a PCA 5 b-cetoacil-PCA redutase (KR) Reduz o grupo b-keto a b-hidroxi 6 b-Hidroxiacil-PCA dehidratase (HD) Remove H 2 O from b-hidroxiacil-PCA, cria dupla ligação 7 Enoil-PCA redutase (ER) Reduz a ligação dupla, formando um acil-PCA saturado

Síntese de ácido graxo Acetil—S—Co. A HS—Co. A Malonil—S—Co. A n. Transferência do grupamento butiril da ACP para a sintetase (KS) HS—Co. A Complexo Ác. Graxo sintase carregado com um acetil e um malonil Butiril-ACP NADP + NADPH + H+ j. Condensação CO 2 m. Redução da ligação dupla Trans-D 2 -Butenoil-ACP NADPH + H+ NADP + b-cetobutiril-ACP b-Hidroxibutiril-ACP k. Redução do grupamento b-ceto l. Desidratação

Segunda rodada do ciclo de síntese de ácidos graxos üO grupo butiril está ligado ao HS da Cys da Cetoacil Sintase (KS) üO grupo malonil é primeiro ligado ao –SH da fosfo panteteína (PCA) üNa etapa de condensação, o grupo butiril preso ao –SH da Cys é trocado pelo grupo carboxila do resíduo malonil, que perde um CO 2 (verde). üO produto, um b-cetoacil de seis carbono, contém agora quatro carbonos derivados de malonil-Co. A e dois derivados da acetil. Co. A, que começou a reação. üO b-cetoacil então sofre etapas de 2 a 4 do slide anterior condensação

O processo global da síntese de palmitato 1º ciclo: parte de acetil e malonil Mais quatro adições 2º ciclo: parte de butiril e malonil 3º ciclo: parte de hexanoato e malonil üA cadeia acila cresce pela adição de unidades de dois carbonos doadas por malonato (“acetil ativado”) üEm cada ciclo há uma perda de CO 2 üEm cada ciclo há o consumo de 4 e-, na forma de 2 NADPH üOs carbonos 15 e 16 do palmitato são derivados do acetil, os demais provém de grupamentos malonil Palmitato (16: 0)

Proteína carreadora de acila (PCA) Cadeia lateral de um resíduo de Ser da PCA b-mercaptoetilamina Fosfo panteteína Ácido Pantotênico (vitamina B) PCA üProteína pequena ~8. 000 Da üProstético de fosfo panteteína, • parece com a Co. A • funciona como um braço flexível que conduz o substrato pelos diferentes sítios do complexo de síntese üA hidrólise dos tioésteres é muito exergônica, essa energia favorece alguns passos da síntese de ácidos graxos b-mercaptoetilamina O grupamento malonil forma um tioester com o –SH da PCA Ácido Pantotênico Coenzima A

Balanço da reação da síntese de palmitato à partir de acetil-Co. A Formação de sete moléculas de malonil-Co. A: 7 acetil-Co. A + 7 CO 2 + 7 ATP 7 malonil-Co. A + 7 ADP + 7 Pi Sete ciclos de condensação e redução: Acetil-Co. A + 7 malonil-Co. A + 14 NADPH + 14 H+ palmitato + 7 CO 2+ 8 Co. A + 14 NADP+ + 6 H 2 O O processo global (soma das equações acima): 8 acetil-Co. A + 7 ATP + 14 NADPH + 14 H + palmitato + 8 Co. A + 7 ADP + 7 Pi + 14 NADP+ + 6 H 2 O

Estrutura das ácido graxo sintases em diferentes organismos Bactérias e plantas: Sete atividades separados em sete polipeptídeos Levedura: Sete atividades em dois polipeptídeos distintos Vertebrados: Sete atividades em um grande polipeptídeo

NAD+/NADH & NADP/NADPH Normalmente, NADPH o transportador de elétrons nas reações anabólicas e o NAD+ é utilizado nas reações catabólicas. Citoplasma üNo citplasma dos hepatócitos, a proporção [NADPH]/[NADP] é muito alta (75/1), criando um ambiente favorável para a síntese redutora de ácidos graxos e outras biomoléculas üO proporção citosólica [NADH]/ [NAD+] é muito menor (cerca de 10 -5), de modo que o catabolismo oxidativo da glicose dependente NAD+ do pode ocorrer no mesmo compartimento, e, ao mesmo tempo, que a síntese de ácidos graxos. Mitocôndria üO relação [NADH]/[NAD+] na mitocôndria é muito maior do que no citosol, por causa do fluxo de elétrons para o NAD+ provenientes da oxidação de: §ácidos graxos §Aminoácidos §Piruvato §acetil- Co. A. üEsta alta razão [NADH]/ [NAD] na mitocôndria favorece a redução do oxigênio através da cadeia respiratória

Origem do NADPH Em hepatócitos e adipócitos, NADPH é em grande parte gerada pela: • via das pentose fosfato • enzima málica Ribulose 5 -fosfato Glicose 6 -fosfato Via das pentoses fosfato Enzima málica Malato Piruvato

Considerações sobre a origem das unidades acetil-üPraticamente todo acetil-Co. A usado na síntese de ácidos graxos é formado na mitocôndria à partir de(a): • oxidação do piruvato • catabolismo dos esqueletos de carbono dos aminoácidos üA membrana mitocondrial interna é impermeável a acetil-Co. A üAcetil-Co. A da oxidação de ácidos graxos não é uma fonte significativa de acetil-Co. A para a biossíntese dos ácidos graxos nos animais, porque as duas vias são mutuamente reguladas Como é feito o transporte dos carbonos da matriz mitocondrial para o citoplasma?

Saída do acetil—Co. A da mitocôndria Matriz Citosol Transportador de citrato Citrato sintase As unidades acetil saem da mitocôndria na forma de citrato üO acetil-Co. A reage com o primeiro oxaloacetato para formar citrato Citrato liase Malato desidrogenase Enzima málica üReação catalisada pela citrato sintase (enzima do ciclo de Krebs) üO citrato de passa através de seu transportador na membrana interna da mitocondria üNo citosol, é clivado pela citrato liase e regenera acetil-Co. A üOxaloacetato não pode retornar a matriz mitocondrial diretamente (não há transportador) üA malato desidrogenase citosólica reduz o oxaloacetato a malato, que retorna ao matriz mitocondrial pelo transportador, malato-a-cetoglutarato üNa matriz, o malato é reoxidadoem oxaloacetato para completar o transporte.

Regulação da síntese de ácidos graxos Regulação hormonal (por fosforilação) Regulação alostérica Insulina Provoca ativação A forma ativa da acetil—Co. A carboxilase se organiza na forma de filamentos glucagon, epinefrina causam inativação Palmitoil—Co. A Mensageiro Insulina Glucagon Epinefrina (adrenalina) Mensagem [Glicose] alta no sangue [Glicose] baixa no sangue Luta ou fuga

Rotas de síntese de outros ácidos graxos Palmitato üo principal produto da síntese de ácidos graxos em animais üé o precursor de ácidos graxos de cadeia longa üEla pode ser alongado pela ação de sistemas de elongação presentes no retículo endoplasmático liso e na mitocôndria por um asistem enzimático diferente, mas que catalisa as mesmas reações: • Doação de dois carbonos pelo malonil-Co. A • Redução • Desidratação • Redução üTambém é precursor de mono e poliinsaturados

Dessaturação de ácidos graxos Acil—S—Co. A saturado acil-Co. A desaturase Acil—S—Co. A monoinsaturado Acil-Co. A desaturase üOxidase de função mista §Dois substratos diferentes doam elétrons • Ácido graxo • NAD(P)H üAmbos são oxidados simultâneamente üO caminho do fluxo de elétrons inclui um citocromo (Citocromo b 5) e uma flavoproteína (citocromo b 5 redutase) üEssas reações ocorrem na face lumenal do RE liso Retículo Endoplasmático

Biossíntese do ácido fosfatídico Glicose Glicerol 3 -fosfato Glicólise dihidroxiacetona fosfato glicerol Acil transferase Um grupo de acil é ativado pela formação de acil-Co. A Acil-Co. A sintetase A acila é transferida para o glicerol 3 fosfato (lig. éster) Glicerol quinase Acil-Co. A sintetase Acil transferase Glicerol 3 fosfato üEm animais a síntese triacilgliceróis e Ácido fosfatídico glicerofosfolípidos compartilham dois precursores (acil-Co. A graxo e L-glicerol 3 fosfato) üA maioria do glicerol 3 -fosfato é derivado da dihidroxiacetona-P da via glicolítica A acila é transferida para o glicerol 3 fosfato (lig. éster) üOutros precursores de triacilgliceróis são os acil—Co. A , formados a partir de ácidos graxos pela acil—Co. A sintetases, as mesmas enzimas responsáveis pela ativação de ácidos graxos para b-oxidação

Biossíntese de triacilglicerol e dos glicero-fosfolipideos Ácido fosfatídico é o precursor tanto dos triacilgliceróis como glicerofosfolípidos. Em contrapartida, os triacilgliceróis armazenados em um homem de 70 kg (~15 kg) é o suficiente para suportar necessidades basais de energia, por 12 semanas ácido fosfatídico fosfatase 1, 2 -diacilglicerol Os seres humanos podem guardar apenas algumas centenas de gramas de glicogênio no fígado e no músculo, apenas o suficiente para abastecer o as necessidades de energia do corpo por 12 horas. Ácido fosfatídico Acil transferase ligação do grupo de cabeça (Colina, serina, etanolamina, etc) Grupamento cabeça Glicerofosfolipideo Triacilglicerol