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Síntese de ácidos gordos e triacilgliceróis
Índice
1- Definições de lipogénese ... 1
2- Tecidos e órgãos onde a lipogénese de novo pode ter relevância ... 1
3- Relevância quantitativa da lipogénese de novo na civilização ocidental ... 2
4- Transporte do acetil-CoA da matriz mitocondrial para o citoplasma ... 2
5- A carboxílase de acetil-CoA catalisa a conversão de acetil-CoA em malonil-CoA ... 2
6- A síntase do palmitato é um complexo multienzímico que contém sete atividades catalíticas que operam sequencialmente ... 2
7- Na síntese de uma molécula de palmitato ocorrem reações redox onde se oxidam catorze moléculas de NADPH... 3
8- Um dos processos anapleróticos compensadores da saída de oxalacetato da mitocôndria aquando do transporte de acetil-CoA leva à formação de NADPH ... 4
9- A via das pentoses-fosfato fornece a maior parte do NADPH que vai ser oxidado durante a síntese de palmitato ... 4
10- A ativação do palmitato (e de outros ácidos gordos) por ação da sintétase de acil-CoA ... 4
11- Mecanismos e hormonas envolvidos na regulação da lipogénese de novo... 5
12- Ativação da conversão da glicose em palmitato via ativação da transcrição de genes e o papel do ChREBP e do SREBP-1c ... 5
13- A regulação da carboxílase da acetil-CoA por mecanismos de curto prazo ... 5
14- A conversão de palmitil-CoA em estearil-CoA e a elongação de ácidos gordos ... 6
15- A ação catalítica dos sistemas de dessaturação envolve a transferência de quatro eletrões para o O2 ... 6
16- A ação catalítica da dessatúrase ∆9 (dessatúrase do estearil-CoA) e das dessatúrases ∆6 e ∆5 ... 7
17- Os ácidos linoleico e α-linolénico são poli-insaturados e nutricionalmente indispensáveis ... 7
18- Nos mamíferos, é possível a interconversão de diferentes ácidos gordos ω6 entre si ou de diferentes ω3 entre si, mas não “saltar” de uma série para a outra... 7
19- A síntese de ácido araquidónico a partir do ácido linoleico e de eicosapentaenoico a partir do ácido α-linolénico... 7
20- A via de síntese de triacilgliceróis que ocorre nos enterócitos parte de 2-monoacilglicerol ... 8
21- A via de síntese de triacilgliceróis que ocorre na maioria dos tecidos e órgãos parte de glicerol-3-fosfato ... 8
22- Os triacilgliceróis constituem a mais abundante forma de reserva de energia do organismo ... 9
23- A regulação dos processos de dessaturação e esterificação ... 9
1- Definições de lipogénese
O termo “lipogénese” pode utilizar-se para referir genericamente todos os processos que levam à síntese de lipídeos, quer a partir de compostos não lipídicos, quer a partir de componentes lipídicos da dieta. No entanto também pode ser utilizado num sentido mais restrito e referir-se à síntese endógena de palmitato (maioritariamente a conversão de hidratos de carbono em palmitato) e incluir ou não transformações que o palmitato sintetizado endogenamente pode sofrer (dessaturação e elongação) e a subsequente esterificação (maioritariamente a síntese de triacilgliceróis). O contexto poderá ajudar a perceber o sentido em que o termo “lipogénese” está a ser utilizado mas, para evitar eventuais ambiguidades, usa-se, por vezes, a expressão “lipogénese de novo” para referir a síntese endógena de ácidos gordos e outros lipídeos a partir de precursores não lipídicos. Para evitar eventuais ambiguidades o termo “lipogénese” será usado com parcimónia no texto que se segue.
A Fig. 1 resume grande parte dos processos reativos discutidos neste texto.
2- Tecidos e órgãos onde a lipogénese de novo pode ter relevância
Embora os ácidos gordos com número par de carbonos (a maioria) não sejam substratos para a síntese de glicose, a glicose pode ser substrato para a síntese de ácidos gordos. Comparativamente com outros tecidos, esta síntese é mais ativa no fígado, no tecido adiposo e na glândula mamária ativa.
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Nos músculos esqueléticos e cardíaco não há síntese de ácidos gordos porque, nestes tecidos, não existe a síntase do palmitato, uma das enzimas da via metabólica que leva à conversão da acetil-CoA em palmitato.
3- Relevância quantitativa da lipogénese de novo na civilização ocidental
No homem adulto, a lipogénese de novo é, nas condições das dietas mistas mais comuns nos países da “civilização ocidental”1, uma via metabólica muito pouco ativa; em geral, a massa de palmitato formada endogenamente não chega a 5% da massa dos ácidos gordos provenientes da dieta. O destino metabólico mais importante dos glicídeos é a conversão em glicogénio e, em última análise, a sua oxidação; não é a conversão em ácidos gordos [1].
Contudo, a síntese endógena de palmitato pode ter relevância quando existe ingestão elevada de glicídeos no contexto duma dieta pobre em lipídeos; se o valor calórico dos glicídeos da dieta exceder a despesa energética e a capacidade do organismo para armazenar o excesso de glicose na forma de glicogénio for ultrapassada, os glicídeos em excesso são convertidos em palmitato [1].
4- Transporte do acetil-CoA da matriz mitocondrial para o citoplasma
O acetil-CoA forma-se na mitocôndria a partir do piruvato (produto da glicólise) por ação
catalítica da desidrogénase do piruvato (ver Equação 1) e pode originar palmitato. Equação 1 piruvato + CoA + NAD+→ acetil-CoA + NADH + CO2
No entanto, as enzimas envolvidas na conversão da acetil-CoA em palmitato estão no citoplasma e não na mitocôndria. O transporte de acetil-CoA da mitocôndria para o citoplasma envolve a (1º) formação de citrato na mitocôndria (síntase do citrato: ver Equação 2), (2º) o transporte de citrato para o citoplasma (ver Equação 3) e (3º) a regeneração de acetil-CoA no citoplasma (líase do ATP-citrato: ver Equação 4). O somatório destes processos é descrito pela Equação 5.
Equação 2 acetil-CoA + oxalacetato + H2O → citrato + CoA (reação na mitocôndria) Equação 3 citrato (mitocôndria) ↔ citrato (citoplasma)
Equação 4 citrato + CoA + ATP → oxalacetato + acetil-CoA + ADP + Pi (reação no citoplasma) Equação 5 acetil-CoA (mitocôndria) + oxalacetato (mitocôndria) + ATP + H2O →
acetil-CoA (citoplasma) + oxalacetato (citoplasma) + ADP + Pi
5- A carboxílase de acetil-CoA catalisa a conversão de acetil-CoA em malonil-CoA
O palmitato é um ácido gordo saturado com 16 carbonos e a sua síntese ocorre pela adição sucessiva de unidades de 2 carbonos ao grupo acetilo do acetil-CoA. Estas unidades de 2 carbonos também têm origem no acetil-CoA, mas a sua utilização requer a prévia “ativação” a malonil-CoA.
A carboxílase de acetil-CoA (ver Equação 6) é uma lígase que contém como grupo prostético a biotina e que catalisa a formação de malonil-CoA. A reação pode ser entendida como a acoplagem de um processo exergónico (a hidrólise do ATP) com outro endergónico (a carboxilação da acetil-CoA; o resíduo malonilo tem 3 carbonos). A síntese de malonil-CoA é o primeiro passo na síntese de palmitato mas, mesmo em células onde esta síntese não é um processo relevante ou não existe (músculos esquelético e cardíaco), a carboxílase de acetil-CoA tem um papel importante pois o malonil-CoA regula (inibe) a oxidação dos ácidos gordos.
Equação 6 ATP + H2O + CO2 + acetil-CoA → ADP + Pi + malonil-CoA
6- A síntase do palmitato é um complexo multienzímico que contém sete atividades catalíticas que operam sequencialmente
A segunda enzima envolvida na síntese do palmitato é a síntase do palmitato (também designada de síntase de ácidos gordos), uma enzima dimérica citoplasmática que contém como grupo prostético a
4’-fosfopanteteína (um derivado do ácido pantoténico).
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Numa dieta típica na “civilização ocidental”, os hidratos de carbono representam cerca de 50% do valor calórico, as gorduras cerca de 35% e as proteínas cerca de 15%.
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A síntase do palmitato é um complexo multienzímico que contém 7 atividades catalíticas distintas que operam sequencialmente.
A síntese do palmitato começa com a (1º) transferência de um resíduo acetilo (2C) da acetil-CoA para um grupo tiol de um resíduo de cisteína da síntase e (2º) com a transferência do resíduo malonilo (3C) da malonil-CoA para outro grupo tiol, o grupo tiol da 4’-fosfopanteteína. Seguidamente ocorre (3º) a transferência do resíduo acetilo para o carbono 2 do resíduo malonilo com libertação do CO2 e a formação de 3-cetobutiril-enzima (também designado por acetoacetil-enzima), em que o grupo carboxílico do resíduo acetoacetilo (4C) está ligado (ligação tioéster) ao grupo tiol da 4’-fosfopanteteína. Os passos seguintes são (4º) a redução dependente do NADPH do acetoacetil-enzima a D -3-hidroxi-acil-enzima, (5º) a desidratação do D-3-hidroxiacil-enzima a ∆2-enoil-enzima e (6º) a redução também
dependente do NADPH do ∆2-enoil-enzima a acil-enzima. Neste primeiro ciclo de reações, após a
adição de uma unidade de 2 carbonos (proveniente do malonilo do malonil-CoA) ao acetilo, o acilo formado contém 4 carbonos: assim, o acil-enzima correspondente designa-se por butiril-enzima. A transferência do resíduo acilo ligado à 4’-fosfopanteteína para a cisteína e de um novo malonilo (do malonil-CoA) para a 4'-fosfopanteteína permite a continuação da síntese em sucessivos ciclos de adição de 2 carbonos. Ao fim de 7 ciclos forma-se o palmitato que está ligado à enzima através de uma ligação tioéster que envolve o seu grupo carboxílico e o grupo tiol da 4’-fosfopanteteína (ver Equação 7).
Equação 7 síntase do palmitato (enzima) + 7 malonil-CoA + acetil-CoA + 14 NADPH → palmitil-enzima + 7 H2O + 14 NADP
+
+ 7 CO2 + 8 CoASH
Na fase de palmitil-enzima (C16) ocorre (7º) a hidrólise (tioestérase) e a libertação de palmitato não esterificado (ver Equação 8).
Equação 8 palmitil-enzima + H2O → palmitato + enzima livre
Partindo de acetil-CoA, em cada ciclo catalítico (de 6 passos) são acrescentados 2 carbonos e, ao fim de 7 ciclos, dá-se uma hidrólise que liberta palmitato (C16). Em cada ciclo o dador dos 2 carbonos acrescentados é o malonil-CoA e o carbono 2 do resíduo de malonilo liga-se no carbono carboxílico do ácido gordo saturado intermediário (com sucessivamente 2, 4, 6, 8, 10, 12 e 14 carbonos) que é substrato em cada ciclo. Um dos dois carbonos do resíduo malonilo acrescentados em cada ciclo é o grupo carboxílico do intermediário que se vai formando. Ou seja, os carbonos 15 e 16 do palmitato formado derivaram diretamente do acetil-CoA que, no primeiro passo do processo, se ligou ao resíduo da cisteína da enzima; os carbonos 13 e 14 derivaram do malonil-CoA envolvido na síntese do acetoacetil-enzima (1º ciclo) e os carbonos 1 e 2 do malonil-CoA envolvido no último ciclo.
7- Na síntese de uma molécula de palmitato ocorrem reações redox onde se oxidam catorze moléculas de NADPH
A equação soma relativa à atividade da síntase do palmitato é a Equação 9: Equação 9 7 malonil-CoA + acetil-CoA + 14 NADPH →
palmitato + 6 H2O + 14 NADP +
+ 7 CO2 + 8 CoA
Durante o processo catalisado pela síntase do palmitato ocorre a libertação dos CO2 (ver Equação 9) que haviam sido usados na carboxilação do acetil-CoA a malonil-CoA (ver Equação 6). Na atividade da síntase de palmitato, o passo em que ocorre a libertação do CO2 é um passo exergónico que contribui para que o processo reativo global evolua no sentido da formação do palmitato e não em sentido inverso.
Embora todos os carbonos do palmitato sintetizado provenham do resíduo acetilo do acetil-CoA, apenas os carbonos 15 e 16 resultam diretamente do acetil-CoA que não foi previamente (via carboxílase de acetil-CoA) convertido em malonil-CoA.
Nos 7 ciclos catalíticos que levam à formação de uma molécula de palmitato ocorre a oxidação de 14 moléculas de NADPH (duas por ciclo) que reduziram intermediários 3-cetoacil-enzima (como, por exemplo, o 3-cetobutiril-enzima) a D-3-hidroxiacil-enzima e os intermediários ∆2-enoil-enzima a acil-enzima.
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8- Um dos processos anapleróticos compensadores da saída de oxalacetato da mitocôndria aquando do transporte de acetil-CoA leva à formação de NADPH
Se estritamente descrito pelas reações representadas pelas equações 2-4, o processo de transporte de acetil-CoA da mitocôndria para o citoplasma seria, obviamente, insustentável: estas equações representam um processo cataplerótico sem que, simultaneamente, ocorra um outro anaplerótico. O processo descrito levaria ao esgotamento do oxalacetato mitocondrial e à sua acumulação no citoplasma.
Uma via metabólica que poderá ter relevância no processo anaplerótico compensador inclui a ação da enzima málica: o oxalacetato é reduzido a malato no citoplasma (desidrogénase do malato; ver Equação 10); de seguida, o malato é oxidado a piruvato (enzima málica; também designada de
desidrogénase do malato dependente do NADP+; ver Equação 11) e, por último, o piruvato entra para a
mitocôndria onde é convertido em oxalacetato pela ação da carboxílase do piruvato (Equação 12). Esta via permite, simultaneamente, fornecer parte dos equivalentes redutores (na forma de NADPH) para a atividade da síntase do palmitato e “transportar” oxalacetato do citoplasma para a matriz.
Equação 10 oxalacetato + NADH ↔ malato + NAD+ Equação 11 malato + NADP+→ piruvato + CO2 + NADPH Equação 12 piruvato + ATP + CO2→ oxalacetato + ADP + Pi
Uma outra via que permite a conversão de oxalacetato citoplasmático em oxalacetato mitocondrial (mas, neste caso, sem haver formação concomitante de NADPH) é a sua redução a malato no citoplasma (ver Equação 10), a entrada do malato para a mitocôndria e a sua subsequente reoxidação a oxalacetato na matriz mitocondrial (ver Equação 10).
9- A via das pentoses-fosfato fornece a maior parte do NADPH que vai ser oxidado durante a síntese de palmitato
Por mole de palmitato sintetizado 14 moles de NADPH oxidam-se a NADP+ (ver Equação 9). No entanto, mesmo que admitamos que a via metabólica descrita pelas equações 10-12 é a única envolvida no “transporte” de oxalacetato do citoplasma para a mitocôndria, a via permite formar apenas 8 moles de NADPH (uma por cada acetil-CoA “transportado”) por mole de palmitato sintetizado.
No entanto, para além da enzima málica (ver Equação 11) existem outras enzimas citoplasmáticas envolvidas na redução do NADP+ e que têm relevância no processo de síntese de palmitato. Na via das pentoses-fosfato, a redução do NADP+ a NADPH ocorre por ação catalítica da
desidrogénase da glicose-6-P e da desidrogénase do 6-fosfogliconato (ver Equação 13 e Equação 14).
Equação 13 glicose-6-fosfato + NADP+→ 6-fosfogliconolactona + NADPH Equação 14 6-fosfogliconato + NADP+→ ribulose-5-fosfato + NADPH + CO2
Embora tenha menor relevância, a redução do NADP+ a NADPH também pode resultar da ação da desidrogénase do isocitrato citoplasmática (ver Equação 15).
Equação 15 isocitrato + NADP+→ α-cetoglutarato + CO2 + NADPH
Dado que a glicose é o combustível da via das pentoses-fosfato e que, quer o malato, quer o isocitrato (intermediários do ciclo de Krebs) se formam a partir da glicose (via glicólise, carboxílase do piruvato e enzimas do ciclo de Krebs), pode dizer-se que, para além de fornecer o substrato para a síntese de palmitato (acetil-CoA), a glicose é também essencial no processo de formação do agente redutor pertinente no processo: o NADPH.
10-A ativação do palmitato (e de outros ácidos gordos) por ação da sintétase de acil-CoA
Quer o palmitato formado endogenamente, quer os ácidos gordos que entram nas células são imediatamente “ativados”. A expressão “ativação dos ácidos gordos” é usada para referir a sua esterificação com a coenzima A e é catalisada pela sintétase de acil-CoA (ver Equação 16).
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Com exceção da oxidação em ómega (oxidação em ω; uma via quantitativamente irrelevante), a formação de acis-CoA é sempre o primeiro passo nas diferentes vias que os ácidos gordos podem seguir. A ativação dos ácidos gordos é sempre o primeiro passo nas vias de dessaturação (introdução de duplas ligações), elongação (aumento do tamanho da cadeia carbonada), esterificação (síntese de triacilgliceróis ou outros lipídeos complexos), oxidação em β (ou oxidação em α) ou de conversão em corpos
cetónicos.
11-Mecanismos e hormonas envolvidos na regulação da lipogénese de novo
Na regulação da síntese de palmitato estão envolvidos, quer “mecanismos de curto prazo” como a fosforilação inativadora e a ativação e inibição alostéricas da carboxílase de acetil-CoA, quer
“mecanismos de longo prazo” envolvendo a indução e a repressão de genes codificadores das
enzimas que participam nestes processos.
A insulina tem ações ativadoras quer de “curto” quer de “longo prazo”. No fígado, a glicagina
tem ações inibidoras. A disponibilidade de glicose tem também um papel independente da insulina na
ativação do processo.
A pouca relevância da lipogénese de novo nos indivíduos que vivem nos países mais desenvolvidos é uma consequência das dietas típicas nestes países (comparativamente com outras, mais ricas em lipídeos e mais pobres em glicídeos) e dos seus efeitos na regulação deste processo.
12-Ativação da conversão da glicose em palmitato via ativação da transcrição de genes e o papel do ChREBP e do SREBP-1c
A lipogénese de novo pode ser ativada se a dieta for rica em glicose (e pobre em lipídeos) durante uma série de dois ou mais dias (regulação a “longo prazo”). Neste efeito estão envolvidos mecanismos que envolvem a ativação da transcrição dos genes de enzimas diretamente envolvidas na lipogénese (líase
do ATP-citrato, carboxílase da acetil-CoA e síntase do palmitato), de enzimas envolvidas na redução
do NADP+ (desidrogénases de glicose-6-fosfato e 6-fosfogliconato e enzima málica) e, no fígado, de
enzimas da glicólise (hexocínase IV e cínase do piruvato).
A transcrição de todos estes genes é ativada pela ingestão de glicose.
Um dos mecanismos envolvidos na ativação de alguns destes genes (cínase do piruvato, carboxílase de acetil-CoA e síntase do palmitato) é o aumento da concentração citoplasmática de xilulose-5-fosfato que, alostericamente, ativa uma fosfátase A2 que promove a desfosforilação e a consequente ativação de um fator de transcrição denominado ChREBP (Carbohydrate-responsive element-binding protein; proteína de ligação ao elemento de resposta aos carbohidratos) [3-4]. Quando a glicemia aumenta, a concentração citoplasmática da xilulose-5-fosfato também aumenta, o que ativa o ChREBP e a atividade das enzimas acima referidas.
A glicagina tem, no fígado, um efeito inativador do ChREBP porque, via ativação da PKA, promove a fosforilação deste fator de transcrição; por isso, no fígado, a glicagina inibe a lipogénese de novo.
A insulina também aumenta a síntese de enzimas envolvidas na conversão de glicose em palmitato. Um dos mecanismos que está envolvido nesta ação da insulina é o aumento da síntese de um fator de transcrição denominado SREBP-1c (sterol regulatory element binding protein 1-c; proteína 1c de ligação ao elemento de resposta aos esteroides2). O SREBP-1c aumenta a transcrição dos genes da líase do ATP-citrato, da carboxílase de acetil-CoA e da síntase do palmitato.
Opondo-se à insulina os ácidos gordos poli-insaturados têm o efeito oposto inibindo a síntese
do SREBP-1c [2].
Como será explicado mais à frente neste texto, a insulina, a glicose e a os ácidos gordos poli-insaturados também têm papéis reguladores na lipogénese entendida no seu sentido mais amplo.
13-A regulação da carboxílase da acetil-CoA por mecanismos de curto prazo
A atividade da carboxílase da acetil-CoA fornece malonil-CoA para a síntese de palmitato (e para a elongação) e a sua regulação “de curto prazo” tem sido muito estudada. Para além de regulada ao nível da transcrição (ativação pela ChREBP e pela SREBP-1c), a carboxílase de acetil-CoA também é
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Embora se denomine “steroid regulatory element binding protein-1c” o SREBP-1c (ao contrário do SREBP-2) não se liga a esteroides.
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regulada (i) por fosforilação (inativação) e desfosforilação (ativação) reversíveis e (ii) por mecanismos
alostéricos (citrato ativador e acis-CoA inibidores).
Quando a glicemia e/ou a insulina estão elevadas, a concentração de citrato (em última análise o precursor citoplasmático da via em análise; ver Equação 4) aumenta ligeiramente no fígado e admite-se que esta variação poderá contribuir para a ativação da carboxílase de acetil-CoA.
Nestas mesmas condições metabólicas as cínases de proteínas que catalisam fosforilações
inativadoras da carboxílase de acetil-CoA estão pouco ativas. A enzima com o papel mais importante na
inativação da carboxílase de acetil-CoA é a cínase de proteínas ativada pelo AMP (AMPK). A AMPK é uma cínase de proteínas que está mais ativa quando aumenta a concentração intracelular de AMP ou, no caso do fígado, quando a glicagina aumenta no plasma sanguíneo. Possivelmente a ação da glicagina envolve a ativação da PKA (via aumento da concentração do AMP cíclico) que catalisa a fosforilação e a consequente ativação de uma cínase que, por sua vez, catalisa a fosforilação (e ativação) da AMPK. A
AMPK catalisa a fosforilação da carboxílase de acetil-CoA em resíduos específicos que levam à sua
inibição e, consequentemente, à inibição da síntese de palmitato.
A insulina tem o efeito oposto ao da glicagina: quando a insulina aumenta fica ativa uma fosfátase de proteínas que catalisa a desfosforilação e consequente ativação da carboxílase de
acetil-CoA e, em última análise, a síntese de palmitato.
O palmitato formado neste processo de síntese é ativado a palmitil-CoA (ver Equação 16) e, tal como outros acis-CoA, o palmitil-CoA é inibidor alostérico da carboxílase de acetil-CoA. Desta forma, via palmitil-CoA, o palmitato inibe a sua própria síntese.
14-A conversão de palmitil-CoA em estearil-CoA e a elongação de ácidos gordos
Os ácidos gordos saturados mais abundantes nos mamíferos são o palmítico (16:0; significa 16 carbonos e zero ligações duplas) e o esteárico (18:0).
O ácido esteárico pode formar-se endogenamente a partir de ácido palmítico por ação de enzimas do retículo endoplasmático que catalisam a adição de dois carbonos (do malonil-CoA) ao palmitil-CoA. Pela adição sucessiva de unidades de dois carbonos no carbono 1 de ácidos gordos (elongação) podem formar-se endogenamente ácidos gordos com um número de carbonos superior a 16 (por exemplo, formação de estearato a partir de palmitato).
O processo de elongação envolve enzimas com atividades catalíticas semelhantes às que foram referidas para a síntase do palmitato. O dador da unidade de dois carbonos é também o malonil-CoA e o agente redutor o NADPH. No entanto, no caso da elongação, existem para cada um dos passos do processo diferentes enzimas e os intermediários libertam-se em cada passo como derivados ligados ao CoA (e não à enzima) [2]. O processo parte de um acil-CoA em que o acilo tem n carbonos gerando outro acil-CoA com n+2 carbonos: a equação que descreve a elongação do palmitil-CoA a estearil-CoA é a Equação 17.
Equação 17 palmitil-CoA + malonil-CoA + 2 NADPH → estearil-CoA + 2 NADP+ + CoA + H2O + CO2 Tal como no caso da síntase do palmitato, os dois carbonos acrescentados ao resíduo palmitato do palmitil-CoA passam a constituir os carbonos 1 e 2 do resíduo estearato do estearil-CoA formado.
15-A ação catalítica dos sistemas de dessaturação envolve a transferência de quatro eletrões para o O2
No retículo endoplasmático podem também formar-se ácidos gordos insaturados e a reação é catalisada por sistemas enzímicos genericamente designados como dessatúrases de acil-CoA. O processo de dessaturação envolve uma cadeia de oxiredútases (que inclui o citocromo b5) em que o O2 funciona como oxidante último do acil-CoA e do NADPH (ou do NADH). O somatório dos processos catalisados pelos sistemas das dessatúrases de acil-CoA é a Equação 18. Na formação de uma ligação dupla (oxidação) uma molécula de O2 aceita 4 eletrões reduzindo-se a duas moléculas de H2O: 2 eletrões são cedidos pelo acil-CoA onde se forma a ligação dupla e os outros 2 pelo NADPH ou pelo NADH. Equação 18 acil-CoA + O2 + NADH ou NADPH → acil-CoA insaturado + 2 H2O + NAD
+
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16-A ação catalítica da dessatúrase ∆∆∆∆9 (dessatúrase do estearil-CoA) e das dessatúrases ∆∆∆∆6 e ∆∆∆∆5
Existem dessatúrases com diferentes especificidades no que se refere ao carbono onde a dupla ligação é introduzida.
A dessatúrase ∆9 (também designada de dessatúrase do estearil-CoA; ver Equação 19) catalisa a conversão do ácido esteárico (18:0) em oleico (18:1;9; significa 18 carbonos e uma ligação dupla no carbono 9) e do palmítico (16:0) em palmitoleico (16:1;9).
Equação 19 estearil-CoA (ou palmitil-CoA) + O2 + NADH ou NADPH →
oleil-CoA (ou palmitoleil-CoA) + 2 H2O + NAD +
ou NADP+ Outras dessatúrases são a dessatúrase ∆∆∆∆6 e a dessatúrase ∆∆∆∆5 que estão envolvidas na introdução
de novas duplas ligações em ácidos gordos poli-insaturados. Nos ácidos gordos poli-insaturados entre duas duplas ligações consecutivas há sempre um grupo metileno (…CH=CH-CH2-CH=CH…).
As duplas ligações dos ácidos gordos naturais são sempre de tipo cis.
17-Os ácidos linoleico e α-linolénico são poli-insaturados e nutricionalmente indispensáveis
No caso dos mamíferos não é possível a introdução de duplas ligações em carbonos com
número superior ao carbono 9. Assim, o ácido linoleico (18:2;9,12) e o ácido α-linolénico
(18:3;9,12,15) não são sintetizados nas células dos mamíferos e dizem-se essenciais ou nutricionalmente
indispensáveis.
O ácido linoleico é exemplo de um ácido gordo da série ω6 (ómega 6). Nos ácidos gordos ω6 a dupla ligação que está mais distante do grupo carboxílico situa-se entre o 6º e o 7º carbono a contar do fim; no caso do ácido linoleico o carbono ω6 corresponde ao carbono 13 e a dupla ligação mais distante do grupo carboxílico situa-se entre os carbonos 12 e 13. O ácido α-linolénico é exemplo de um ácido gordo da série ω3; ou seja, a dupla ligação mais distante do grupo carboxílico situa-se entre o 3º e o 4º carbono a contar do fim.
18-Nos mamíferos, é possível a interconversão de diferentes ácidos gordos ω6 entre si ou de diferentes ω3 entre si, mas não “saltar” de uma série para a outra
Nos mamíferos, é possível interconverter diferentes ácidos gordos ω6 entre si (ou diferentes ω3 entre si), mas não é possível converter ácidos gordos de uma série na outra nem formar ω3 ou ω6 a partir de saturados.
Quando se discutem interconversões envolvendo ácidos gordos insaturados a “nomenclatura ω” tem vantagens relativamente à que ordena os carbonos considerando o carbono 1 o carbono carboxílico (nomenclatura clássica). Quando ocorre elongação, o número de carbonos de um ácido gordo aumenta 2 carbonos (que se ligam ao carbono que era originalmente o carboxílico) e, na nomenclatura clássica, o número associado aos carbonos onde existiam duplas ligações aumenta de igual modo; os carbonos continuam os mesmos, mas passam a ter um número diferente. No entanto, explicando a preferência pela “nomenclatura ω” quando se tratam destes temas, a numeração ω não é afetada. Ver Fig. 2.
19-A síntese de ácido araquidónico a partir do ácido linoleico e de eicosapentaenoico a partir do ácido α-linolénico
O ácido araquidónico (20:4;5,8,11,14) é um ácido gordo ω6 e é precursor na síntese de eicosanoides3 e do neurotransmissor anandamida. O ácido araquidónico (ω6; 20:4) pode formar-se nos mamíferos a partir do linoleico (ω6; 18:2), por ação sequenciada da (1º) dessatúrase ∆∆∆∆6, (2º) de
elongação e (3º) da dessatúrase ∆∆∆∆5 (ver Fig. 2). A dessaturação no carbono 6 (ver Equação 20) forma o
ácido γ-linolénico (18:3;6,9,12 ou ω6; 18:3), que, elongado em 2 carbonos (ver Equação 21), origina o ácido eicosatrienóico da série ω6 (20:3;8,11,14 ou ω6; 20:3); a dessaturação, agora no carbono 5, origina o ácido araquidónico (ver Equação 22). Admitindo que o NADH não intervém nas reações de
3 Eicosanoides são substâncias (prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos e lipoxinas) formadas a partir de ácidos
gordos poli-insaturados com 20 carbonos que se libertam em muitas células do organismo e que provocam efeitos interagindo com recetores situados na membrana celular das mesmas células onde se libertam (sinalização autócrina) ou em outras células da proximidade (sinalização parácrina).
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dessaturação, a Equação 23 é a que representa o somatório do processo de síntese de araquidonil-CoA a partir de linoleil-CoA.
Equação 20 linoleil-CoA + O2 + NADH ou NADPH →γ-linolenil-CoA + 2 H2O + NAD +
ou NADP+ Equação 21 γ-linolenil-CoA + malonil-CoA + 2 NADPH →
eicosatrienoil-CoA + 2 NADP+ + CoA + H2O +CO2 Equação 22 eicosatrienoil-CoA + O2 + NADH ou NADPH →
araquidonil -CoA + 2 H2O + NAD +
ou NADP+ Equação 23 linoleil-CoA + 2 O2 + 4 NADPH + malonil-CoA →
araquidonil-CoA + 5 H2O + 4 NADP +
+ CoA + CO2
O EPA (ácido eicosa-penta-enoico, 20:5;5,8,11,14,17 ou ω3; 20:5) é, tal como o α-linolénico (ω3; 18:3), um ácido ω3; forma-se numa sequência de reações iguais às referidas para o caso do ácido araquidónico mas, neste caso, partindo do ácido α-linolénico (ver Fig. 2). Admitindo que o NADH não intervém nas reações de dessaturação, a Equação 24 é a que representa o somatório do processo de síntese de eicosa-penta-enoil-CoA a partir de α-linolenil-CoA.
Equação 24 α-linolenil-CoA + 2 O2 + 4 NADPH + malonil-CoA →
eicosa-penta-enoil-CoA + 5 H2O + 4 NADP +
+ CoA + CO2 De facto, quer na síntese de ácido araquidónico quer na de EPA, os substratos, os intermediários e os produtos das vias em análise são sempre ácidos gordos ativados: os acis-CoA respetivos.
20-A via de síntese de triacilgliceróis que ocorre nos enterócitos parte de 2-monoacilglicerol
Durante a digestão intestinal dos triacilgliceróis (os mais abundantes lipídeos da dieta) forma-se maioritariamente 2-monoacilglicerol e ácidos gordos que são absorvidos. Os ácidos gordos de cadeia longa e muito longa são esterificados nos enterócitos regenerando-se os triacilgliceróis: os ácidos gordos são ativados (sintétase de acil-CoA: ver Equação 16) e os resíduos acilo dos acis-CoA são transferidos para as posições 1 e 3 do 2-monoacilglicerol por ação catalítica de duas transférases de acilo. Os triacilgliceróis formados vão, a seguir, incorporar-se nos quilomicra.
21-A via de síntese de triacilgliceróis que ocorre na maioria dos tecidos e órgãos parte de glicerol-3-fosfato
No fígado, no rim, na glândula mamária ativa, no tecido adiposo e nos músculos, o aceitador de resíduos acilo no processo de síntese de triacilgliceróis não é o 2-monoacilglicerol, mas o
glicerol-3-fosfato.
No tecido adiposo e nos músculos não existe cínase do glicerol (ver Equação 25) e todo o glicerol-3-fosfato resulta da redução da dihidroxiacetona-fosfato, um intermediário da glicólise (desidrogénase do glicerol-3-fosfato: ver Equação 26). Nos casos do fígado, do rim e da glândula mamária ativa, a presença da cínase do glicerol (ver Equação 25) permite a formação de glicerol-3-fostato a partir de glicerol e ATP.
Equação 25 ATP + glicerol → glicerol-3-fosfato + ADP
Equação 26 dihidroxiacetona-fosfato + NADH ↔ glicerol-3-fosfato + NAD+
Na via da síntese dos triacilgliceróis, o glicerol-3-fosfato aceita (por ação catalítica de duas transférases de acilo que atuam sequencialmente) dois resíduos acilo de acis-CoA formando-se, primeiro, o 1-acil-glicerol-3-fosfato e a seguir o 1,2-diacilglicerol-fosfato (ou ácido fosfatídico ou fosfatidato); ver Equação 27 e Equação 28. De seguida, a fosfátase do ácido fosfatídico catalisa a formação do 1,2-diacilglicerol (ver Equação 29) que aceita outro acilo formando-se o triacilglicerol (ver Equação 30). A equação soma que descreve a síntese de triacilglicerol (esterificação) a partir de glicerol-3-fosfato e acis-CoA é a Equação 31.
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Equação 27 glicerol-3-fosfato + acil-CoA → 1-acil-glicerol-3-fosfato + CoA Equação 28 1-acil-glicerol-3-fosfato + acil-CoA →
1,2-diacilglicerol-3-fosfato (= ácido fosfatídico) + CoA Equação 29 ácido fosfatídico + H2O → 1,2-diacilglicerol + Pi
Equação 30 acil-CoA + 1,2-diacilglicerol → triacilglicerol + CoA
Equação 31 glicerol-3-fosfato + 3 acil-CoA + H2O → triacilglicerol + 3 CoA + Pi
22-Os triacilgliceróis constituem a mais abundante forma de reserva de energia do organismo
Os triacilgliceróis constituem a mais abundante forma de reserva de energia num indivíduo normal e encontram-se maioritariamente no tecido adiposo (cerca de 95% dos lipídeos de um homem jovem normal encontram-se no tecido adiposo). A gordura de um indivíduo adulto normal com 70 kg (cerca de 15-25 kg de gordura) permite custear as suas necessidades energéticas durante cerca de 2 meses. As fibras musculares também acumulam uma pequena quantidade de gordura no seu interior (cerca de 300 g no conjunto do organismo). No exercício físico, juntamente com os triacilgliceróis dos adipócitos, os triacilgliceróis intramiocelulares têm um papel energético relevante.
23-A regulação dos processos de dessaturação e esterificação
A ação ativadora da insulina na síntese de lipídeos e a ação inibidora dos ácidos gordos poli-insaturados não se limita à lipogénese de novo.
A ativação, pela insulina, da síntese de SREBP-1c e a ação inibidora dos ácidos gordos poli-insaturados na síntese deste fator de transcrição levam, respetivamente, ao aumento e à inibição da transcrição de genes da lipogénese entendida num sentido mais amplo. Para além dos genes da líase do ATP-citrato, da carboxílase de acetil-CoA e da síntase do palmitato também são genes alvo do SREBP-1c, os genes da dessatúrase do estearil-CoA (ver Equação 19) [3], da acil-transférase do
glicerol-3-fosfato (a primeira enzima no processo de esterificação; ver Equação 27) e genes de enzimas envolvidas
no processo de elongação de ácidos gordos.
A transcrição do gene da dessatúrase do estearil-CoA também é ativada pelo fator de transcrição ChREBP.
Pelo menos no tecido adiposo, a disponibilidade de glicerol-3-fosfato (que se forma a partir da glicose, via dihidroxiacetona-fosfato; ver Equação 26) também ativa o processo de esterificação. No tecido adiposo, a formação de dihidroxiacetona-fosfato depende da entrada de glicose para dentro dos adipócitos que é ativada pela insulina via mobilização de GLUT4 para a membrana celular destas células. 1. Hellerstein, M. K. (1999) De novo lipogenesis in humans: metabolic and regulatory aspects, Eur J Clin Nutr. 53 Suppl 1, S53-65.
2. Jump, D. B., Botolin, D., Wang, Y., Xu, J., Christian, B. & Demeure, O. (2005) Fatty acid regulation of hepatic gene transcription, J Nutr. 135, 2503-6.
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Fig. 1: Lipogénese de novo, processos de síntese de NADPH, elongação do palmitil-CoA, dessaturação de palmitil-CoA e estearil-CoA (dessatúrase ∆9), assim como síntese de glicerol-3-fosfato e triacilgliceróis (TAG).
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Fig. 2: Biosíntese do ácido araquidónico a partir do ácido linoleico e do ácido eicosapentaenoico (EPA) a partir do ácido α-linolénico.
