1 - NEBM
Propaganda
Bioquimica Fisiológica Biossíntese Lipidica Biossíntese Lipidica 1. Biossintese de Triacilgliceróis Os ácidos gordos sintetizados ou ingeridos pelo organismo têm 2 destinos possíveis, consoante a necessidade do organismo: − Incorporação em triacilgliceróis para o armazenamento de energia metabólica − Incorporação nos componentes fosfolípidicos das membranas 1. Activação do Glicerol: A forma activa do glicerol é o glicerol-3-fosfato, que pode ser formado de 2 modos: a. Redução da di-hidroxiacetona-fosfato, catalisada pela Glicerol-3fosfato desidrogenase b. Fosforilação do glicerol pela acção da Glicerolcinase (fígado e rim) Os tecidos que possuem pouca ou nenhuma glicerolcinase, como é o caso do tecido adiposo, obtêm o glicerol-3-fosfato dos intermediários glicolíticos. Isto significa, que os adipócitos devem ter glicose para realização da biossíntese de triacilgliceróis. Assim, a glicose mostra ser o maior regulador desta síntese, pois é através do seu metabolismo que provém a maior parte do glicerol-3-fosfato. 2. Activação dos ácidos gordos: Os ácidos gordos são activados a Acil-CoA, pela acção da Acil-CoA sintetase (a mesma enzima responsável pela activação na β-oxidação) Ácidos Gordos + CoA + ATP Acil-CoA + AMP Acil-CoA sintetase 3. Formação do ácido fosfatidico ou diacilglicerol 3-Fosfato – A formação de ácido fosfatídico (intermediário chave) resulta de duas acilações sequenciais do glicerol-3-fosfato, na presença de glicerolfosfato aciltransferases I e II. – Acilação de 2 grupos hidroxilo do glicerol 3-Fosfato por 2 moléculas de acil CoA para originar diacilglicerol 3 Fosfato ou fosfatidato. 4. Formação de triacilgliceróis – – – O ácido fosfatídico transforma-se num 1,2-diacilglicerol, perdendo o grupo fosfato, reacção catalisada pela fosfatidato fosfatase. A combinação do 1,2-diacilglicerol com um outro acil-CoA (por transesterificação) forma um triacilglicerol, cuja reacção é catalizada pela diacilglicerol-aciltransferase. A fosfatidato fosfatase e a diacilglicerol-aciltransferase formam um complexo enzimático (triacilglicerol-sintetase) Página 1 de 9 Bioquimica Fisiológica Biossíntese Lipidica ATP ADP Glicerol NADH + H+ Glicerol 3P NAD+ Dihidroxicetona P DH Glicerolcinase Acil CoA Aciltransferase I CoA α-lisofosfatidato Acil CoA CoA Aciltransferase II Fosfatidato Fosfatidato fosfatase H2O Pi 1,2-Diacilglicerol Acil CoA Aciltransferase Sintese Degradação CoA Triacilglicerol H2O Lipase Glicerol + Ácidos gordos Regulação da biossíntese de triacilglicerois: – – – – A biossintese e a degradação de triacilglicerois são reguladas reciprocamente, e a via favorecida depende dos recursos metabólicos e das necessidades momentâneas. A taxa de síntese de triacilglicerois é largamente alterada pela acção de diversas hormonas. A insulina promove a conversão de carbohidratos em triacilglicerois. As pessoas com diabetes mellitus, devido à falta de acção ou secreção de insulina, não só não conseguem utilizar a glicose de modo apropriado como também não são capazes de sintetizar ácidos gordos, e têm por isso elevadas taxas de β-oxidação e formação de corpos cetónicos. Página 2 de 9 Bioquimica Fisiológica Biossíntese Lipidica 2. Biossíntese de fosfolípidos ou glicerofosfolipidos Principais tipos Fosfatidato, fosfatidilglicerol e cardiolipina Fostatidiletanolamina Fostatidilserina Fosfatidilinositol Fosfatidilcolina (lecitina) Lisofosfolipidos Plasmogénios (Esfingomielina) PAF (factor de agragação plaquetar) Principais funções: Composição corporal (das biomembranas) Revestimento epitelial (surfactante pulmonar: dipalmitoilfosfatidilcolina) Activação enzimática (ex.: cascata de coagulação) Emulsão de gorduras (ex.: fosfatidilcolina da Bilis) Mediação Hormonal Percursores de eicosanoides e derivados No geral, a formação de fosfolipidos a partir de simples precursores requer: 1. Síntese da molécula esqueleto (glicerol ou esfingosina) 2. Ligação do(s) ácido(s) gordo(s) ao esqueleto em ligação éster ou amida. 3. Adição de um grupo de “cabeça” hidrofilico por uma ligação fosfodiéster 4. Alteração da mudança do grupo cabeça para originar o produto final (nalguns casos) Local: ocorre primariamente na superfície do retículo endoplasmático e na membrana interna da mitocôndria de todas as células – – – – – Os primeiros passos da síntese de glicerofosfolipidos são comuns à via dos triacilglicerois: 2 grupos acil são esterificados no C1 e C2 do glicerol-3 Fosfato, para formar fosfotidato. O fosfatidato também pode ser obtido por fosforilação de um diacilglicerol por uma cinase específica. A cabeça polar dos glicerofosfolipidos é ligada por uma ligação fosfodiéster, na qual cada um dos 2 hidroxilos alcoólicos (1 grupo polar e outro do glicerol) forma um éster com o ácido fosfórico. No processo biossintético um dos hidroxilos é primeiro activado por uma ligação de um nucleótido, citidina difosfato (CDP), obtendo-se CMP por ataque de outro grupo hidroxilo. O CDP pode ser ligado ao diacilglicerol formando o fosfatidato activado CDP-diacilglicerol, ou ao grupo hidroxilo do grupo polar. Fosfatidilcolina 1. Colina livre é fosforilada pelo ATP pela colina cinase 2. A fosforilcolina, através da citidina trifosfato (CTP), é convertida a CDPcolina pela fosforilcolina citidiltransferase libertando Pi. 3. A ligação pirofosforil de alta energia da CDP-colina é muito instável e reactiva para que a unidade de fosforilcolina seja transferida para um centro nucleofilico promovida pelo grupo hidroxilo da posição 3 do 1,2diacilglicerol pela colina fosforiltransferase. Forma activa: ligada ao retículo endoplasmático. Forma inactiva: no citosol (serve como reserva destas enzimas) Página 3 de 9 Bioquimica Fisiológica Biossíntese Lipidica − A translocação da enzima do citosol para o RE é regulada pela cAMP e acil-CoA. − A fosforilação da enzima, cinase cAMP-dependente, causa a libertação da membrana (inactivação) − Acil-CoA promovem a ligação ao RE. No fígado, a fosfotidilcolina pode ser formada através da metilação repetida da fosfatidiletanolamina pela fosfotidiletanolamina N-metiltransferase. Os grupos metilo são removidos da S-adenosilmetionina. Fosfatidiletanolamina 1. A etanolamina é fosforilada pelo ATP pela etanolamina cinase, sendo posteriormente activada a CDP-etanolamina pela fosfoetanolamina citidiltransferase. 2. A CDP-etanolamina é transferida para o 1,2-diacilglicerol pela etanolamina fosfotransferase, formando fosfatidiletanolamina. Nas mitocondrias do fígado fosfotidiletanolamina também é sintetizado a partir da descarboxilação da fosfotidilserina. Etanolamina Glicerol 3P ATP ADP Fosforiletanolamina Fosfatidato CTP CTP PPi Transferase CDP-Etanolamina Glicerol 3P CMP CDP-diacilglicerol 1,2-DAG Serina CMP CMP Fosfatidiletanolamina X-CH3 PPi Fosfatidilserina Fosfatidilglicerol P Inositol Transferase CMP Fosfatidilinositol H2O Fosfatase Pi Fosfatidilglicerol CDP-diacilglicerol CO2 Transferase X Fosfatidilcolina CMP Difosfatidilglicerol (cardiolipina) CMP 1,2-DAG CDP-Colina PPi Fosfotidilserina − CTP Fosforilcolina ADP − − É sintetizada a partir da troca da cabeça polar da fosfotidiletanolamina pela serina. É uma reacção ATP independente e reversível A reacção é iniciada pelo “ataque” da ligação fosfodiester da fosfatidiletanolamina pelo grupo hidroxilo da serina. ATP Colina Fosfatidilinositol − − É sintetizado pela via do CDP-diacilglicerol a inositol livre. Reacção catalizada pela fosfatidilinositol sintase (no RE). Página 4 de 9 Bioquimica Fisiológica Biossíntese Lipidica 3. Biossíntese de esfingolípidos Percursores: palmitoil-CoA e serina Palmitoil-CoA + serina Etapas: 1. Síntese de cetodihidroesfingosina (cetoesfinganina) a partir do palmitoil-CoA e serina 2. Redução para dihidroesfingosina (esfinganina) 3. Ligação de um ácidos gordo em ligação amida para originar dihidroceramida 4. Dessaturação para formar ceramida 5. Ligação de um grupo polar para produzir glicoesfingolípido ou esfingomielina CO2 + CoA Transferase Cetodihridroesfingosina NADPH + H+ Redutase NADP+ Dihidroesfingosina Acil-CoA Aciltransferase CoA Dihidroceramida Dessaturase 2[H] Ceramida Na formação dos cerebrósidos os açúcares entram na forma dos seus derivados de nucleótidos activados (UDP-...) Fosfatidilcolina UDP-(resíduo glicidico) DAG Esfingomielina UDP Glicoesfingolipido Tipos de glicoesfingolipidos: Cerebrósidos: ceramida + monossacárido (galactose, glicose) Galactocerebrósido: principal lipido da mielina Glicocerebrósido: tecidos extra-neurais e percursor glicoesfingolipidos mais complexos. Sulfático: éster-sulfato de um galactocerebrósido Globósido: ceramida + 2 ou mais monossacáridos Gangliósido: ceramida + oligossacárido com ácido siálico. de outros São constituintes da camada externa da membrana plasmática e podem ser importantes na comunicação e contacto intracelular Alguns são antigénio (antigénio de Frossman e ABO) Alguns gangliósidos funcionam como receptores de toxinas de bactérias Página 5 de 9 Bioquimica Fisiológica Biossíntese Lipidica Degradação de esfingolipidos esfingomielinase Gangliósido Cerecrósido Ceramida os os exoglicosidase β-glicosidase β-galactosidase Esfingomielina os Ác.Gordos os Ceramidase Esfingosina os Galactocerebrósido os Aril-Sulfatase A Sulfátido os Esfingolipidoses Expressão em todos os tecidos Causa: Deficiência enzimática (a nível das etapas de degradação) Deficiência em proteinas de transporte membranar (?) Consequências: acumulação progressica nos lisossomas dos substractos não transformados. Tecidos mais lesados: Sistema nervoso (desmielinização) Figado, baço, rim (dispertrofia e disfunção) Sinais clinicos mais frequentes Atraso mental Hepato-megalia Morte precoce Tipos patológicos (e etapas deficientes) Gangliosidase generalisada (-galactosidase dos gangliosidos) Tay-Sachs (hexosaminidase A) Gaucher (-glicosidase) Fabry (-galactosidase A) Krabbe (-galactosidase do galactocerebrósido) Leucodistrofia metacromática (arilsulfatase A) Niemann-Pick (esfingomielinase) Farber (ceramidase) Página 6 de 9 Bioquimica Fisiológica Biossíntese Lipidica 4. Biossíntese do colesterol Colesterol: – Está presente nos tecidos e nas lipoproteínas plasmáticas, livre ou combinado com ácidos gordos de cadeia longa (ésteres de colesterol) – É sintetizado a partir de um percursor único (Acetil-CoA) – É eliminado do organismo na bílis como colesterol ou ácidos biliares. – É percursor de todos os esteróides do organismo – É um lipido anfipático: Responsável pela fluidez das membranas Componente da camada mais externa das lipoproteínas plasmáticas. Local: retículo endoplasmático e no citosol de todas as células. Percursor (único): Acetil-CoA Etapas da biossíntese 1. Síntese do Ácido Mevalónico (Mevalonato) − 2 Moléculas de acetil-CoA condensam-se formando Acetoacetil-CoA, reacção catalisada pela tiolase, uma enzima citosólica. No fígado, o ácido acetoacético é sintetizado na mitocôndria pela via da cetogénese e difunde-se para o citosol onde é activado a Acetoacetil-CoA pela AcetoacetilCoA sintetase, necessitando para tal de CoA e ATP. − O Acetoacetil-CoA condensa-se com mais uma molécula de Acetil-CoA, reacção catalisada pela HMG-CoA sintetase, formando-se HMG-CoA − A partir do HMG-CoA forma-se o Ácido Mevalónico por redução em 2 etapas, reacção catalisada pela HMG-CoA redutase, NADPHdependente. − Esta é a etapa reguladora da síntese do colesterol. − É irreversível. Se a biossíntese for suspensa, formar-se-á corpos cetónicos. 2xAcetil-CoA Tiolase CoA Acetoacetil-CoA HMG-CoA sintase Acetil-CoA + H2O CoA β-Hidroxi β-metilglutaril CoA HMG-CoA redutase 2NADPH + H+ 2NADP+ Mevalonato 3ATP CO2 Isopentenil PP Isopentenil PP PPi Geranil PP Isopentenil PP PPi Farnesil PP Farnesil PP + NADPH + H+ PPi + NADP+ Esqualeno Lanosterol Colesterol Página 7 de 9 Bioquimica Fisiológica Biossíntese Lipidica 2. Formação de isopreno activado − O Ácido Mevalónico (C6) é fosforilado pelo ATP formando-se vários íntermediários fosforilados activos. − Por meio de uma descarboxilação, forma-se a unidade isoprenóide activa, o isopentenilpirofosfato (C5) 3. Síntese do esqualeno − O Isopentenilpirofosfato é uma estrutura activada em C5, a partir da qual se irá formar uma estrutura em C1O, o Geranilpirofosfato. − Ao Geranilpirofosfato junta-se outra molécula de Isopentilpirofosfato formando uma estrutura em CI5, o Farnesilpirofosfato (pode dar origem à ubiquinona ou ao dolicol) − 2 moléculas de Farnesilpirofosfato sofrem condensação, formando o esqualeno (C30) 4. Síntese do colesterol − O Esqualeno é convertido a Lanosterol por reacções de ciclização (NADPH e O2 dependentes) por acção de uma ciclase. − Esta etapa ocorre nas membranas do RE e envolve mudanças no núcleo esteróide e na cadeia lateral, assim como a perda de 3 grupos metil. − Os intermediários do Esqualeno até ao colesterol estão ligados a uma proteína – Proteína Transportadora de Esteróis (SPC - Steroid Protein Carrier) – que tem por função de promover o contacto destes substratos lipossolúveis com um meio aquoso. Principais derivados do Colesterol a. Hormonas esteroides Progesterona: é segregada ao nível do corpo amarelo, da placenta e das cápsulas suprarrenais – intervém na nidação e gestação. Mineralocorticoides: são segregados ao nível das cápsulas renais e permitem a reabsorção do sódio e do cloro no rim. Androgénios (ex.: testosterona): é segregada ao nível do testículo sendo responsável por vários caracteres sexuais masculinos. Estrogénios (ex.: estradiol e estrona) segregadas nos ovários e na placenta, são resposáveis por vários caracteres sexuais femininos – apresentam na sua estrutura um grupo fenólico. Glicocorticoides (ex.: cortisol e cortisona) são hormonas cortico-suprarrenais que estimulam o metabolismo proteico e a neoglicogénese ao nível do fígado. Página 8 de 9 Bioquimica Fisiológica Biossíntese Lipidica b. Sais e ácidos biliares − O ácido cólico e o ácido desoxicólico encontram-se na bílis, conjugados com a glicina ou com a taurina, formando oas ácidos glicocólico, glicodesoxicólico e taurocólico, com iões monovalentes (Na+, K+) formam os sais biliares. Propriedade dos sais biliares Emulsificação de lipidos, partindo as particulas de gordura em microbolhas, facilitando a sua digestáo e diminuindo a sua tensão superficial Formam micelas (estruturas circulares delimitadas por sais biliares com colesterol, lecitina e lipidos a serem digeridos) Permite a digestão e absorção de gorduras e vitaminas lipossolúveis Síntese e degradação dos ácidos biliares Intestino (enzimas bacterianas) Hepatócito Colil-CoA Colesterol 7α hidroxicolesterol 7α hidroxilase 12α hidroxilase Quenodesoxicolil-CoA Ác. Biliares primários Ác. Biliares secundários Conjugação Desconjugação + 7α desidroxilação Ác. Glicocólico Ác. Taurocólico Ác. Glicoquenodesoxicólico Ác. Tauroquenodesoxicólico Ác. Desóxicólico Ác. Litocólico Regulação A enzima reguladora e a HMG-CoA redutase. Há uma diminuição marcante na actividade desta enzima nos indivíduos em jejum, o que explica a síntese reduzida de colesterol durante o jejum. Activadores: − Insulina − Hormonas tiroideias Inibidores: − Glicagina − Glicocorticóides (ex: cortisol) − IDL-colesterol captada via receptores de IDL (receptores apo B-100 e apo E). A nível celular são considerados os seguintes processos que controlam o balanço do colesterol: O aumento é devido a: − Captação do colesterol das lipoproteinas (ricas em ésteres de colesterol) via receptores (ex: receptores de LDL) − Síntese do colesterol − Hidrólise dos ésteres de colesterol pela enzima Colesterol esterease. A diminuição é devida a: − Fluxo de colesterol da membrana para as lipoproteinas de baixo potencial em colesterol, promovido pela LCAT (Lecitina Colesterol Acil Transferase) − Esterificação do colesterol pela ACAT (Acil-CoA Colesterol Acil Transferase) − Utilização do colesterol para a sintese de hormonas, ácidos e sais biliares. Página 9 de 9
