Glicogénese, glicogenólise e gliconeogénese

Introdução
Glicogénese, glicogenólise e
gliconeogénese
Piruvato
Oxaloacetato
Glicerol
Gliconeogénese
Glicogénese
Glicose 6-P
Glicogénio
Glicogenólise
– sequência e regulação coordenada –
Glicogénio
 Polissacárido;
 Pouco solúvel (não provoca aumento da pressão osmótica);
 Bastante ramificado;
 Constituído exclusivamente por monómeros de glicose unidos entre
si por ligações 1,4 (e 1,6 nas ramificações):
Glicogénese, glicogenólise e
gliconeogénese
Piruvato
Oxaloacetato
Glicerol
Gliconeogénese
Glicogénese
Glicose 6-P
Glicogénio
Glicogenólise
Glicogenólise
– Esquema geral –
Glicogenólise
1ª Reacção
Remoção de um resíduo de glicose
terminal de um ramo do glicogénio:
Glicogenólise
2ª Reacção
Desramificação do glicogénio:
Glicogenólise
3ª Reacção
Remoção do resíduo de glicose final
Glicogenólise
4ª Reacção
Conversão da glicose 1-P em glicose 6-P:
fosfoglicomutase
Glicogénese
1ª Reacção
Conversão da glicose 6-P em glicose 1-P:
fosfoglicomutase
Glicogénese
2ª Reacção
Conversão da glicose 1-P em UDP-glicose:
Glicogénese
3ª Reacção
Ligação da UDP-glicose a uma molécula de glicogénio:
glicogénio sintase
Glicogénese
Formação de uma molécula nova de
glicogénio
• Adição de UDP-glicose ao grupo
hidroxilo do Tyr da glicogenina;
• Adição de mais 6 resíduos de
glicose;
Glicogénese
 A ramificação das cadeias de glicogénio é feita por uma enzima “ramificadora”
(amilo (1,4) para-(1,6)-transglicosilase ou glicosil-(4–>6)-transferase)
Glicogénese
– Estrutura do Glicogénio –
Glicogénese e Glicogenólise
– Regulação –
A regulação dá-se essencialmente a nível da glicogénio
sintase (glicogénese) e da glicogénio fosforilase
(glicogenólise).
Glicogenólise
– Regulação –
Glicogénio fosforilase é…
…activada por:
• Epinefrina
• Glicagina (fígado)
• Ca2+ (músculo)
• [AMP] (músculo)
…inibida por:
• [ATP]
• PP1
• [Glicose] (fígado)
Glicogénese
– Regulação –
Glicogénio sintase é…
…activada por:
• Insulina
• [Glicose 6-P]
• [Glicose]
…inibida por:
• Glicagina (fígado)
• Epinefrina
Síntese do glicuronato
Glicose
 Ocorre no figado
ATP
 É uma alternativa à oxidação da glicose,
mas não leva à formação de ATP
Hexocinase
ADP
Glicose 6P
Mutase
 O UDP-glicuronato é a forma activa do
glicuronato nas reacções que envolvem
a incorporação de glicuronato em
proteoglicanos ou em reacções em que
é conjugado a substractos.
 O glicorunato pode formar xilulose e
consequente xilulose 5-P que é um
intermediário da via das fosfopentoses
 A UDP-xilose controla a actuação da
desidrogenase
Glicose 1P
UTP
PPi
UDP-glicose
pirofosforilase
UDP-glicose
(-)
2NADH +
H+ + CO2
2NADH + 2H+
UDP-xilose
UDP- glicose Desidrogenase
UDP-glicuronato
CO2
H2O
UDP
Glicuronato
Proteoglicanos
Glicurono-conjugados
Xiulose P
(destoxificação)
Xiulose 5P
(via das fosfopentoses)
Glícidos conjugados
 São oligossacarídios ligados covalentemente a outras
biomoléculas (proteínas e lípidos) dando origem a
uma biomolécula activa.
Glicosaminoglicanos (GAG)

Glícidos complexos de elevado peso molecular, constituídos
por aminoaçúcares e uronatos, em sequências repetitivas de
dissacáridos;

Um ou mais dos grupos hidroxilo do aminoaçúcar estão
esterificados com sulfato (GAG sulfatado), com excepção do
hialuronato;

Hialuronato é também excepção porque não se liga
covalentemente a proteínas.
Glicosaminoglicanos
 Exemplos de Glicoseaminoglicanos:
 Hialuronato;
 Sulfato de Condroitina;
 Sulfato de Queratano;
 Heparina
Proteoglicanos
 Mucopolissacáridos;
 Proteínas unidas por ligação covalente a uma ou mais
cadeias de glicosaminoglicanos;
 Existem associados aos elementos estruturais dos
tecidos (ósseo e conjuntivo);
 macromoléculas da superfície celular ou da matriz
extracelular.
Proteoglicanos
Síntese
 Formam-se através de uma ligação covalente
indirecta através de uma ponte de trissacáridos
(azul) entre o glicosaminoglicano (condroitinosulfato) e um resíduo de serina da cadeia
peptídica.
 O resíduo de serina liga-se a um dos terminais
da ponte
 O glicosaminoglicano liga-se ao outro terminal
Biossíntese de Proteoglicanos

Síntese da proteína central no retículo endoplasmático (RE)

Ligação à proteína central, no RE pode ser de 3 tipos:

Ligação O-glicosídica entre xilose (Xyl) e serina (Ser) → transfere-se uma Xyl
da UDP-Xyl para a serina e adicionam-se mais 2 galactose (Gal) → Gal-GalXyl-Ser

Ligação O-glicosídica entre GalNAc (N-acetilgalactosamina) e Ser (ou treonina
(Thr)) (presente no sulfato de queratano II) → transfere -se uma GalNAc da
UDP-GalNAc para a Ser (ou thr)

Ligação N-acetilglicosamina entre GlcNAc e o grupo amina da asparagina
(Asn) (síntese usa oligossacárido-PP-dolicol)
Biossíntese de Proteoglicanos

No Aparelho de Golgi (AG), alongamento da cadeia, com açúcares de
nucleótidos e glicosil-transferases específicas → existe uma enzima para cada
ligação criada.

Terminação da cadeia: progressão e sulfatação da cadeia GAG em crescimento.

Depois de formados os GAG, no AG, outras modificações ocorrem:


adição de grupos sulfato a N-Acetilgalactosamina (GalNAc) (por sulfotransferases,
usando 3’-fosfoadenosina-5’-fosfosulfato (PAPS) como dador de grupos sulfato);
epimerização de ácido glicorónico (GlcUA) a ácido idurónico (IdUA) (por uma
epimerase).
Glicoproteínas
 são proteínas unidas por ligações covalentes a quantidade
variável de oligossacáridos (com menos de 15 resíduos glicídicos
cada) isolados ou dispersos ao longo da molécula proteica.
 Existem em quase todos os seres vivos nos meios intracelular
(complexo de golgi, no retículo endoplasmático (onde são
formadas), nos lisossomas e em glândulas secretórias) e
extracelular na folha externa da membrana, no sangue e na
matriz extracelular.
 Exemplos de glicoproteínas: maioria das plasmáticas, na
membrana celular (ex.: determinantes dos grupos sanguíneos),
hormonas,…
Classificação das Glicoproteínas
Classificação é feita de acordo com as ligações entre os péptidos e os
oligossacáridos:
1.Ligação O-glicosídica entre o OH de um resíduo de serina ou treonina e
um açúcar como a N-acetilgalactosamina (GalNAc-Ser[Thr]), ligando-se
neste caso ao oxigénio;
Serina ou Treonina + N-Acetilgalactosamina
2.Ligação N-glicosídica: entre o NH2 de um resíduo de asparagina (Asn) e
N-acetilglicosamina (GlcNAc-Asn), ligando-se neste caso ao azoto.

Asparagina + N-Acetilglicosamina
Biossíntese de Glicoproteinas com ligações
O-glicosídicas
Proteína
nxNDP-monossacáridos
 Transferência de açúcares provenientes
de
açucares-nucleótidos
(NDP-Gi)
apropriados, envolvendo um conjunto
de glicosiltransferases de glicoproteina
ligadas à membrana actuando de forma
sequencial;
cada
transferase
é
geralmente específica para um tipo
particular de ligação
 As enzimas envolvidas estão localizadas
em vários subcompartimentos do
aparelho de Golgi
 A O-glicosilação ocorre pós-tradução,
em determinados resíduos de Ser ou
Thr.
Glicosiltransferases
de glicoproteína
Glicoproteína
Remodelação e alongamento dos olidossacáridos
Localização intracelular ou exocitose
Biossíntese de Glicoproteinas com
ligações N-glicosídicas
 Glicoproteínas N-ligadas possuem uma ligação Asn-GlcNAc
 É a maior classe de glicoproteínas
 Inclui glicoproteínas de membrana e circulantes
 A sua síntese é diferente da das glicoproteínas O-ligadas.
 Principais classes das N-ligadas:
 complexas
 híbridas
 ricas em manose
 Estas classes possuem em comum um pentassacárido Man3GlcNAc2, mas diferem
nas restantes ramificações → no início, todas estas classes começam pela síntese deste
pentassacárido
Fases da biossíntese:
A. Síntese e transferência do
oligossacárido-PP-dolicol
Dolicol
ATP
ADP
Dolicol cinase
Dolicol P







O) O Dolicol deve ser fosforilado, pela dolicol cinase,
usando ATP como doador de fosfato
1 ) Forma-se GlcNAc-PP-dolicol a partir de Dol-P e
UDP-GlcNAc como doador. Este é um lípido que actua
como aceptor de glícidos na síntese de oligossacáridoPP-dolicol, sendo sintetizado na membrana do RER
2) Um 2º resíduo de GlcNAc é adicionado ao primeiro,
utilizando a UDP-GlcNAc
3) 5 resíduos de Man são adicionados, utilizando GDPManose como doador
4) 4 resíduos de Man são adicionados utilizando Dol-PMan como doador.
5) 3 resíduos de glicose são doados pelo Dol-P-Glc
6)Forma-se Glc3Man9GlcNAc2-PP-dolicol
UDP-N-acetilglicosamina
Glicosil transferase
UMP
N-Acetilglicosamina-dolicol PP
UDP-N-acetilglicosamina
UDP
2(N-Acetilglicosamina)-dolicol PP
5(GDP-Manose)
5 UDP
5(manose) 2(N-Acetilglicosamina)-dolicol PP
4(Dolicol P-Manose)
4 Dolicol-P
9(manose) 2(N-Acetilglicosamina)-dolicol PP
3(Dolicol P-Glicose)
3 Dolicol-P
3(glicose) 9(manose) 2(N-Acetilglicosamina)-dolicol PP
Proteína
Dolicol PP
Glicoproteína
Remodelação e alongamento dos olidossacáridos
Localização intracelular ou exocitose
Biossíntese de Glicoproteinas com
ligações O-glicosídicas e N-glicosídicas
Glicolípidos
 Folha exterior da membrana celular
 Reconhecimento e contacto entre as células
 Equilíbrio da estrutura
gangliósidos
Síntese de Ceramida
 sintetizada no retículo endoplasmático,
a partir do aminoácido serina
 sinalização molecular
 constituinte dos gangliósidos
Síntese de Gangliósidos
– sequência, regulação não hormonal e pontos comuns –
e diferentes com a glicólise
Glicogénese, glicogenólise e
gliconeogénese
Piruvato
Oxaloacetato
Glicerol
Gliconeogénese
Glicogénese
Glicose 6-P
Glicogénio
Glicogenólise
Gliconeogénese
- Precursores do piruvato -
Gliconeogénese
- comparação com Glicólise A gliconeogénese e glicólise não são exactamente
idênticas:
• A gliconeogénese não ocorre só no citosol;
• Sete das dez reacções da glicólise são reversíveis
(∆G ≈ 0) e inversas às da gliconeogénese;
• As restantes três são irreversíveis (∆G << 0 – muito
exergónicas) => são necessárias enzimas e reacções
diferentes ;
Gliconeogénese
- comparação com Glicólise Reacções globais:
Gliconeogénese
Glicólise
Gliconeogénese
- Reacções Irreversíveis 1) Conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato (PEP);
2) Conversão frutose 1,6-bisfosfato em frutose 6-fosfato;
3) Conversão da glicose 6-fosfato em glicose.
Gliconeogénese
- Reacções Irreversíveis Conversão do piruvato em
fosfoenolpiruvato (PEP):
1)
Via
principal:
inicia-se
na
mitocôndria; o piruvato provém do
citosol ou da transaminação da
alanina;
Gliconeogénese
- Reacções Irreversíveis 1ª Reacção:
Piruvato
carboxilase
A piruvato carboxilase é uma enzima da
mitocôndria que requer a biotina como
coenzima (transportador de HCO3–
activado).
2ª Reacção:
Malato
desidrogenase
mitocondrial
Necessita de NADH mitocondrial.
Gliconeogénese
- Reacções Irreversíveis 3ª Reacção (no citosol):
Malato
desidrogenase
citosólica
É formado NADH citosólico
4ª Reacção:
PEP
carboxicinase
citosólica
A PEP carboxicinase citosólica requer
Mg2+.
Gliconeogénese
- Reacções Irreversíveis Via principal:
Reacção global:
∆G = -25 kJ/mol => reacção irreversível
Permite que NADH seja “transportado” da
mitocôndria para o citosol
Gliconeogénese
- Reacções Irreversíveis Via Alternativa:
Utiliza o lactato como precursor.
1.
Lactato é convertido a piruvato pela
lactato desidrogenase (com formação de
NADH);
2.
Piruvato entra na mitocôndria e é
convertido a oxaloacetato pela piruvato
carboxilase;
3.
Oxaloacetato é convertido em PEP pela
PEP carboxicinase mitocodrial e passa para o
citosol.
Gliconeogénese
- Reacções Irreversíveis Conversão frutose 1,6-bisfosfato
em frutose 6-fosfato:
Frutose
2)
1,6-bisfosfatase
A Frutose
dependente.
1,6-bisfosfatase
é
Mg2+
Gliconeogénese
- Reacções Irreversíveis Conversão da glicose 6-fosfato
em glicose:
3)
Glucose
6-fosfatase
A Glucose 6-fosfatase é activada por Mg2+ e só
se encontra nas células hepáticas e
renais.
Gliconeogénese
- Reacções Irreversíveis -
Gliconeogénese
- Casos especiais  Os ciclos da glicose ‐ lactato (ciclo de Cori) e glicose ‐
alanina são casos especiais da gliconeogénese, entre
tecidos especialmente carenciados em glicose e o tecido
hepático;
Gliconeogénese
- Ciclo da glicose – alanina -
Gliconeogénese
- Ciclo da glicose – lactato (ciclo de Cori)
Gliconeogénese
- regulação alostérica Piruvato carboxilase
 Promovida pela acetil-CoA
[acetil-CoA] :
• Devido à degradação de AG em grande quantidade ;
• As necessidades energéticas da célula estão satisfeitas
fosforilação oxidativa
[NADH]
ciclo Krebs
 Inibida por ADP
Frutose 1,6-bisfosfatase
 Inibida por AMP
 Inibida por frutose 2,6-fosfato