Síntese de ácidos gordos e triacilgliceróis.

(1)

Síntese de

ácidos gordos

e

triacilgliceróis

(2)

Nem toda a glicose que se converte em acetil-CoA é oxidada a CO₂. Parte do acetil-CoA formado a partir da glicose pode, no fígado e no tecido adiposo (mas não nos músculos),

converter-se em ácidos gordos, via lipogénese de novo. A lipogénese de novo tem

(1) uma componente catabólica envolvendo a glicólise e a desidrogénase do piruvato e

(2) uma componente anabólica envolvendo o “transporte” de acetil-CoA para o citoplasma, a

carboxílase de acetil-CoA, a síntase de palmitato, a sintétase de acil-CoA, assim como os sistemas

de elongação e de dessaturação de ácidos gordos e as enzimas da esterificação.

glicose glicose-6-P ribulose-5-P

NADP+ _NADPH

Xilulose-5-P fosfoenolpiruvato

piruvato

acetil-CoA malonil-CoA palmitato _ATP

AMP+PPi CO₂ palmitil-CoA CoA estearil-CoA, oleil-CoA, etc. glicerol-3-P ATP _ADP+Pi CoA 1-acil-glicerol-P

TAG

2

via das pentoses-P

Carboxílase de acetil-CoA Síntase do palmitato sistemas de elongação e dessaturação

Também envolve a via das pentoses-fosfato e a enzima málica que participam na síntese de NADPH (o substrato redutor nas atividades da síntese do palmitato e dos sistemas de elongação e dessaturação).

(3)

2- A dieta mais comum na civilização ocidental contém, relativamente ao caso de países africanos e asiáticos, um alto teor em gorduras. Os ácidos gordos geram acis-CoA que são

inibidores da carboxílase de acetil-CoA

impedindo a sua ativação plena.

hidratos de carbono 300 1200 52%

gorduras 80 720 31%

proteínas 100 400 17%

2320

A lipogénese de novo permite converter glicose em TAG mas, usando uma dieta de tipo ocidental, é incomum que os ácidos gordos de síntese endógena sejam uma parte significativa dos ácidos gordos dos TAG armazenados. Porquê?

acetil-CoA

malonil-CoA palmitato

CO₂

ATP ADP+Pi

1- Para além dos mecanismos de fosforilação/desfosforilação e alostéricos, a ativação das enzimas da lipogénese envolve mecanismos de indução da transcrição de genes de enzimas. Este processo é lento e só se instala plenamente após vários dias com uma dieta rica em carbohidratos ( altos níveis de glicogénio).

Este padrão alimentar é incomum na Europa e EUA.

Carboxílase de

acetil-CoA Síntase do palmitato

insulina ↑ ( SREBP-1c ↑) e glicemia ↑ xilulose-5-P ↑ ( ChREBP ativo)

+ +

acis-CoA

(4)

glicose glicose-6-P frutose-6-P frutose-1,6-bisP dihidroxiacetona-P gliceraldeído-3-P ATP ADP ADP piruvato ADP + Pi ADP ATP NAD+ NADH CoA CO2 acetil-CoA ADP+Pi oxalacetato piruvato CO2 fosfoenolpiruvato ATP ATP + H2O NAD+ NADH ATP

CoA citrato citrato

NADPH NADP+ _CO 2 6-fosfogliconolactona 6-fosfogliconato ribulose-5-P ribose-5-P xilulose-5-P NADPH NADP+ intermediários da via das pentoses-P H2O oxalacetato ATP ADP+ Pi CoA acetil-CoA malonil-CoA CO2 ATP ADP+Pi palmitil-enzima 14 NADPH 14 NADP+ (7 ciclos) palmitato malato CO2 NADP+ NADPH NAD+ NADH H2O H2O 7 CO2 7 H2O

A síntese endógena de palmitato pode ocorrer no fígado, adipócitos e glândula mamária ativa e envolve (1) enzimas da glicólise

(2) desidrogénase do piruvato

(3) sistema de “transporte” de acetil-CoA para o citoplasma (incluindo ATP-citrato-líase) (4) carboxílase de acetil-CoA e

(5) síntase do palmitato

A formação do NADPH (que se oxida aquando da atividade da síntase do palmitato) envolve as atividades da

(1) enzima málica e

das desidrogénases de (2a) glicose-6-fosfato,

(2b) do 6-fosfogliconato e (2c) do isocitrato citoplasmática

A

insulina

( ) e o

sistema glicose  xilulose-5-P 

ChREBP

( ) estão envolvidas na ativação da expressão de genes codificadores de

enzimas da glicólise, da lipogénese,

da enzima málica e das

desidrogénases da via das

(5)

5 piruvato ADP ATP NAD+ NADH CoA CO2 acetil-CoA ADP+Pi oxalacetato piruvato CO2 fosfoenolpiruvato ATP

CoA citrato citrato

oxalacetato ATP ADP+ Pi CoA acetil-CoA malonil-CoA CO2 ATP ADP+Pi palmitil-enzima 14 NADPH 14 NADP+ (7 ciclos) palmitato H2O H2O 7 CO2 7 H2O

A indução da expressão dos genes da ATP-citrato-líase, da

carboxílase de acetil-CoA e da síntase do palmitato pela

INSULINA é mediada pelo fator de transcrição SREBP-1c. A síntese do SREBP-1c é ativada pela insulina e inibida pelos ácidos gordos poli-insaturados.

ChREBP ChREBP fosforilado (inativo) ATP ADP PKA Glicagina (fígado) H₂O Pi glicemia ↑ [xilulose-5-P]

↑

fosfátase A2 ativada

A indução da expressão dos genes da cínase do piruvato, da

carboxílase de acetil-CoA e da

síntase do palmitato é ativada

pela forma desfosforilada do fator de transcrição ChREBP.

A fosforilação (inativação) do ChREBP é catalisada pela PKA.

A desfosforilação (ativação) do ChREBP é catalisada por uma

fosfátase que é ativada pela

(6)

Os mecanismos de curto prazo envolvidos na regulação da

carboxílase de acetil-CoA

do fígado e do tecido adiposo envolvem a (1a) ativação alostérica pelo citrato e

(1b) a inibição alostérica pelos acis-CoA, assim como a

acetil-CoA malonil-CoA ATP ADP+Pi CO₂ P insulina + Citrato ↑ (ativador alostérico) + H₂O Pi 6 Glicose ↑ Carboxílase de acetil-CoA ATP ADP _P H₂O Pi ATP ADP insulina AMPK fosforilada (ativa) AMPK desfosforilada (inativa)

(2a) desfosforilação ativadora por uma fosfátase que é ativada pela insulina e a (2b) fosforilação inativadora pela AMPK na forma fosforilada (ativa)

fosfátase

A AMPK é no fígado ativada por fosforilação na sequência de uma cadeia de fosforilações ativadas pela glicagina e é inativada por uma fosfátaseque é ativada pela insulina.

(7)

7 síntase do palmitato (enzima) +

7 malonil-CoA + acetil-CoA + 14 NADPH → palmitil-enzima + 7 H₂O + 14 NADP+ _{+ 7 CO} 2 + 8 CoA palmitil-enzima + H₂O → palmitato + enzima livre

7 ATP + 7 CO₂ + 7 acetil-CoA → 7 ADP + 7 Pi + 7 malonil-CoA

ATP + palmitato + CoA → AMP + PPi + palmitil-CoA Sequência de reações na

síntese citoplasmática de uma molécula de palmitil-CoA

(8)

8 O NADP+ _{que resulta da ação} da síntase do palmitato (e também da ação dos

sistemas de elongação e dessaturação) é reduzido na

(1) via das pentoses-fosfato

(desidrogénases da

glicose-fosfato e do

6-fosfogliconato)

(2) ação da enzima málica e

(3) desidrogénase de isocitrato citoplasmática isocitrato α_{-cetoglutarato} CO₂ NADP+ NADPH

(9)

2 NADPH palmitil-CoA palmitoleil-CoA estearil-CoA oleil-CoA 2 NADP+ malonil-CoA O₂ O2 2 H₂O 2 H₂O NADPH ou NADH NADP+_{ou NAD}+ CO₂ H₂O + CoA

O processo de elongação envolve enzimas situadas na face

citoplasmática do RE que, no seu conjunto, catalisam reações cujo somatório equivale ao somatório das atividades da síntase do palmitato. O dador da unidade de dois carbonos é também o malonil-CoA e o agente redutor o NADPH. O processo parte de um CoA em que o acilo tem n carbonos gerando outro acil-CoA com n+2 carbonos.

No caso da elongação do palmitil-CoA a estearil-CoA: palmitil-CoA + malonil-CoA + 2 NADPH →

estearil-CoA + 2 NADP+ _{+ CoA + H}

2O + CO2

No face citoplasmática do retículo endoplasmático existem sistemas

enzímicos genericamente designados por

dessatúrases de acil-CoA. O processo de dessaturação envolve uma cadeia de oxiredútases (que inclui o citocromo b5) em que o O₂funciona como oxidante último do acil-CoA (que perde dois eletrões para o O₂ formando-se uma ligação duplas de tipo cis). O NADPH ou do NADH funcionam como co-redutores. acil-CoA + O₂ + NADH ou NADPH → acil-CoA insaturado + 2 H₂O + NAD+ ou NADP+

A dessatúrase Δ9 (também designada de dessatúrase do estearil-CoA) catalisa a conversão do ácido esteárico (18:0) em oleico (18:1;9) ou do palmítico (16:0) em palmitoleico (16:1;9).

estearil-CoA (ou palmitil-CoA) + O₂ + NADH ou NADPH → oleil-CoA (ou palmitoleil-CoA) + 2 H₂O + NAD+ ou NADP+

ChREBP SREBP-1c

A transcrição do gene da dessatúrase do estearil-CoA_{aumenta quando a}

insulinemia aumenta (SREBP-1c) e quando a glicemia aumenta (ChREBP). 9

+

+ +₊

(10)

No tecido adiposo os ácidos gordos libertados são captados pelos

adipócitos e esterificados com glicerol formando triacilgliceróis.

3 Acil-CoA glicerol-3-P TAG (triacilglicerol) Sintétase de acil-CoA Acil-transférases e Fosfátase do fosfatidato

No tecido adiposo a insulina estimula

(1) a entrada de glicose para dentro dos adipócitos (mobilização de GLUT4 para a membrana) que, via glicólise, leva à formação de dihidroxiacetona-P que se reduz a glicerol-3-P (2) e a esterificação – via estimulação da acil-transférase do glicerol-3-P

Glicose

dihidroxiacetona-fosfato

(11)

3 Acil-CoA glicerol-3-P + + H2O → + 3 CoA + Pi Acil-transférase do glicerol-3-P Acil-transférase do 1-acil-glicerol-fosfato Fosfátase do fosfatidato Acil-transférase do diacil-glicerol

A síntese de triacilgliceróis a

partir de glicerol-3-P envolve a

ação de 3 transférases de acilo

(em que o dador é o acil-CoA) e

uma fosfátase.

Insulina via SREBP-1c + 11 acil-CoA acil-CoA acil-CoA Pi TAG TAG H₂O

(12)

12

Newsholme, E. A. & Leech, T. (2010) Functional Biochemistry in

Health and disease, Wiley-Blackwell, Oxford.

Os ácidos linoleico (18:2;9,12 ou ω6; 18:2) e o α_{-linolénico (18:3;9,12,15 ou ω3; 18:3) são} poli-insaturados. Porque não são sintetizados nas células dos mamíferos dizem-se essenciais ou nutricionalmente indispensáveis.

O ácido araquidónico (20:4;5,8,11,15 ou ω6; 20:4) deriva do linoleico (ω6; 18:2) por dessaturação Δ6 seguida de elongação e dessaturação Δ5_.

Por ação dos mesmos sistemas de dessaturação e elongação forma-se o EPA (ácido eicosapentaenoico; 20:5;5,8,11,14,17 ou ω3; 20:5) que deriva do α_{-linolénico (18:3;9,12,15 ou ω3; 18:3).}

(13)

O ácido linoleico (ω6; 18:2) pode originar o ácido

araquidónico (ω6; 20:4). O ácido α-linolénico (ω3; 18:2) pode originar o eicosapentaenoico (EPA) (ω3; 20:5) linoleil-CoA malonil-CoA CoA NADPH ou NADH ácido linoleico (18:2;9,12 ou ω6; 18:2) O₂ NADP+_{ou NAD}+ 2 H₂O γ-linolenil-CoA (ω6; 18:3) 2 NADPH eicosa-tri-enoil-CoA (ω6; 20:3) 2 NADP+ NADPH ou NADH O₂ NADP+_{ou NAD}+ 2 H₂O araquidonil-CoA (ω6; 20:4) H₂O + CO₂ malonil-CoA CoA ácido α-linolénico (18:2;9,12,15 ou ω3; 18:3) CoA + ATP AMP + PPi O₂ 2 H₂O dessatúrase ∆6 18:4;6,9,12,15-CoA (ω3; 18:4) elongase eicosa-tetra-enoil-CoA (ω3; 20:4) O₂ 2 H₂O eicosa-penta-enoil-CoA (ω3; 20:5) α-linolenil -CoA dessatúrase ∆5

triacilgliceróis, fosfolipídeos e glicolipídeos contendo resíduo(s) de ácido araquidónico

triacilgliceróis, fosfolipídeos e glicolipídeos contendo resíduo(s) de ácido eicosapentaenoico (EPA)

ácido araquidónico (20:4;5,8,11,14 ou

ω6; 20:4) _{(20:5;5,8,11,14,17 ou ω3; 20:5)}ácido eicosapentaenoico (EPA) H₂O

H₂O + CO₂ CoA + ATP

(14)

14 Palavras chave sobre síntese de ácidos gordos e de triacilgliceróis

(15)

15 1-Estimula(m) a síntese da síntase do palmitato:

a) AMPK (cínase de proteínas ativada pelo AMP)

b) SREBP-1c (Sterol Response Element Binding Protein-1c) c) glicagina

d) adrenalina

e) ácidos gordos poli-insaturados

2-Considere as seguintes enzimas: (a) acil-transférase do diacilglicerol, (b) cínase do piruvato e (c) dessatúrase do estearil-CoA. A forma desfosforilada do ChREBP induz a transcrição do(s) gene(s) de:

a) (a) b) (b) c) (c)

d) (a) + (b) e) (b) + (c)

3- O número de eletrões cedidos pelo NADPH nas conversões endógenas de acetil-CoA em palmitato e de palmitil-acetil-CoA em estearil-acetil-CoA são, respetivamente:

a) 24 e 8 b) 28 e 8 c) 32 e 8 d) 28 e 4 e) 32 e 4