Arlindo Ugulino Netto – BIOQUÍMICA II – MEDICINA P2 – 2008.1

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FAMENE NETTO, Arlindo Ugulino. BIOQUÍMICA

LIPOGÊNESE – BIOSÌNTESE DE ÁCIDOS GRAXOS (Profª. Maria Auxiliadora)

A lipogênese é o processo de síntese endógena de ácidos graxos. A principal fonte a partir da qual o organismo sintetiza ácidos graxos são os carboidratos, quando estão na forma de acetil CoA. Adotando-se dietas ricas em carboidratos, o excesso de glicose é convertido em glicogênio no fígado, quando na presença da insulina. Como esse armazenamento é limitado, a glicose entra para a via das pentoses-fosfato ou para a via glicolítica, quando na presença do glucagon. O piruvato, produto dessa via glicolítica, é convertido em acetil CoA, por meio do complexo da piruvato desidrogenase (reação irreversível). Dessa forma, com uma ingestão elevada de carboidratos, o fígado passa a produzir grandes demandas de ATP via Ciclo de Krebs. Esse ATP, quando produzido em grandes quantidades, atua como modulador negativo do ciclo de Krebs, pois inibe a enzima isocitrato desidrogenase. Começa então a haver um acúmulo de isocitrato na mitocôndria e, consequentemente, acúmulo de citrato, uma vez que a reação citrato � isocitrato é reversível. Esse citrato acumulado sai da mitocôndria e, no citoplasma, sofre ação da enzima citrato liase e, com gasto de energia, forma o oxaloacetato e acetil CoA, usando para isso uma CoA-SH. É a partir desse Acetil CoA, no citoplasma, que o organismo sintetiza ácidos graxos e colesterol.

Além da possibilidade de entrar no Ciclo de Krebs, o Acetil-CoA é o precursor na síntese de lipídios. E é justamente esta reação de conversão do piruvato a acetil-CoA que determina a impossibilidade dos animais de fazer o inverso: a conversão de lipídios em carboidratos não é possível dada a irreversibilidade desta reação. Os animais não possuem qualquer forma de sintetizar carboidratos partindo de um número de carbonos inferior a 3. OBS1: O oxaloacetato presente no citoplasma, após a conversão de citrato em OAA e em acetil CoA, sofrerá uma redução, se convertendo em malato, que por meio da enzima málica, o converte em piruvato, gerando NADPH. A síntese de ácidos graxos requer uma grande quantidade de NADPH, cuja fonte é oriunda da Via das Pentoses-Fosfato, como já foi visto, e por meio dessa conversão do malato em piruvato. Para que haja síntese de ácidos graxos, é essencial um correto funcionamento da via das pentoses fosfato: uma molécula de ácido graxo com 16 carbonos, por exemplo, requer 14 moléculas de NADPH para sua formação. BIOSSÍNTESE DOS ÁCIDOS GRAXOS Para que haja síntese de ácidos graxos, é necessário a presença de dois compostos fundamentais: o acetil CoA e malonil CoA. Este, é sintetizado a partir da própria acetil CoA.

• Carboxilação da Acetil-CoA para formar Malonil-CoA. A primeira reação que ocorre com o Acetil CoA no citoplasma é a sua carboxilação, pela ação da enzima Acetil CoA Carboxilase (dependente do co-fator biotina). Como a acetil CoA tem apenas 2 carbonos, ela recebe um carbono de íons bicarbonatos para formar o malonil CoA.

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• A síntese de ácidos graxos no organismo ocorre no citoplasma, a partir de duas substâncias primordiais: acetil CoA e Malonil CoA. Essa biossíntese é realizada a partir de um complexo enzimático chamado de Acido Graxo Sintetase. Esse complexo consiste em um conjunto de enzimas com múltiplas atividades, apresentando dois sítios principais e distintos, cada um com seu grupo sufidrila. No sítio 1, em que a sufidrila se liga ao aminoácido cisteína (Cys), liga-se um radical acila com qualquer quantidade de carbonos. No sítio 2, em que a sufidrila se liga a uma proteína carreadora de acila (PCA) e ao ácido pantodêmico, liga-se sempre um malonil CoA. Dos radicais acila, o mais simples é o acetil, que tem apenas 2 carbonos.

• Inicialmente, a acetil CoA se liga no sítio ativo 1 e, no sítio

ativo 2, liga-se o malonil CoA.

• A primeira reação propriamente dita é uma reação de condensação, em que a acetil CoA se condensa com a malonil CoA por meio da ação da enzima cetoacil sintase. Nessa reação, há a liberação de um carbono, formando, assim, uma cetona de 4 carbonos no sítio 2.

• O próximo passo é a redução da cetona do sítio 2 pela

enzima cetoredutase, formando um álcool. Nessa reação, é utilizado a primeira molécula de NADPH (reduzido), liberando ao final um NADP+ (oxidado).

• Esse álcool passa por uma desidratação, por meio da

enzima desidrase, ocorrendo a liberação de H2O e a formação de uma insaturação entre os cabonos 2 e 3.

• Acontece agora, o ultimo passo de um primeiro ciclo: o

composto do sítio 2 passa por mais uma redução por meio da enzima enoil redutase, formando assim um composto acil com 4 carbonos, ou seja, um ácido graxo inicial de 4 carbonos. Nessa reação, tem-se a utilização da segunda molécula de NADPH.

• Em seguida, a enzima tioesterase transfere esse grupo acil

que estava no sítio 2 para o sítio 1. Deixando livre o sítio ativo 2, uma nova molécula de malonil CoA pode se ligar ao seu grupo sufidrila para iniciar um novo ciclo (condensação, redução, desidratação, redução) para que seja adicionado mais dois carbonos a esse grupo acil, até formar um novo grupo acil, agora com 6 carbonos.

• Esse ciclo se repete, apartir da ação da enzima tioesterase

(que libera o sítio 2), até a formação de um ácido graxo par do qual o organismo necessita no momento. A cada ciclo, ocorre a adição de 2 carbonos ao ácido graxo, o gasto de 2 moléculas de NADPH e 2 moléculas de ATP: uma para formar acetil CoA a partir de citrato e outra para formar malonil CoA apartir de do acetil CoA.

OBS2: Perceba que a biossíntese dos ácidos graxos a partir do acetil CoA forma apenas ácidos graxos com um número par de carbonos. OBS3: Na lipogênese, há duas grandes fontes de NADPH: a via das pentoses fosfato e a enzima málica (converte o malato em piruvato). Essas duas fontes garantem a produção citosólica do potencial redutor necessário aos processos de lipogênese.

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ELONGASES Além do complexo ácido graxo sintase, há um outro complexo enzimático presente no retículo endoplasmático na maioria dos tecidos, em especial no SNC (pois os lipídios de membrana desse sistema representam ácidos graxos de cadeia muito longa, na formação de esfingolipídios), chamado de Complexo Elongase. A partir de um ácido graxo pré-formado, esse complexo o alonga (depois de condensar, reduzir, desidratar e reduzir novamente uma molécula de malonil CoA) em 2 carbonos esse ácido graxo pré-existente.

DESSATURARES As dessaturases são enzimas insaturadoras que têm a capacidade de acrescentar duplas ligações aos carbonos 9, 5, 5 e 4. Com isso, apenas o ácido oléico (ω-9 18:1), dos ácidos graxos insaturados, pode ser sintetizado diretamente pelo corpo (sendo assim classificado de ácido graxo não-essencial). Os ácidos graxos linolênico (ω-3) e linoléico (ω-6), que não podem ser sintetizados, são chamados de ácidos graxos essenciais.

SÍNTESE DO ÁCIDO GRAXO PALMÍTICO (16C) O principal ácido graxo produzido pelo organismo é o ácido palmítico (16C). A síntese do ácido hexadecanóico (palmítico, 16:0) envolve sete ciclos enzimáticos. A síntese tem início a partir da malonil-CoA, mas a cadeia do ácido graxo crescente está ligado a uma proteína carreadora de acila (PCA). Em cada ciclo da reação a PCA é recarregada com um grupo malonil e a cadeia acil cresce em dois carbonos. Após sete ciclos, o palmitoil-PCA é hidrolisado, formando o palmitato. Durante todos esses ciclos, ao se formar um ácido graxo com 16 carbonos, foi utilizado 14 moléculas de NADPH. A enzima tioesterase ativa e libera o palmitoil CoA e, no fígado, se esterifica com o glicerol, formando os triglicerídios endógenos. Estes se associam com a proteína Apo B100, formando o VLDL, que será exportada pelo fígado para ser armazenada no tecido adiposo (ver mais adiante: Armazenamento e destino dos triacilglicerois). ALONGAMENTO E DESSATURAÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS Embora o palmitato, um ácido graxo saturado de 16 carbonos, seja um produto final da síntese dos ácidos graxos, ele pode ser convertido em ácidos graxos de cadeia mais longa (alongamento) ou em ácidos graxos insaturados (dessaturação), por processos enzimáticos separados. As enzimas elongases e dessaturases estão presentes na mitocôndria e no retículo endoplasmático, respectivamente. Observe que a formação do linoleato (ácido linoleico ω-6) só ocorre em vegetais, bem como a formação do α-linolenato (ácido linolênico ω-3). Por isso, que esses ácidos graxos são considerados essenciais e devem ser ingeridos pela via dieta. Já o oleato (ácido oléico ω-9) pode sim ser adquirido via biossintese, sendo assim classificado como um ácido graxo não-essencial à dieta.

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REGULAÇÃO DA SÍNTESE DE ÁCIDOS GRAXOS O principal hormônio que ativa todo esse processo anabólico é a insulina. Quando a glicemia está alta, a insulina é liberada, inibindo a glicogenólise e estimulando a glicogênese e a lipogênese. Isso ocorre pois, sob o efeito da insulina, os níveis de fosforilação estão diminuídos. Assim, e enzima que transforma acetil em malonil está mais ativa (acetil carboxilase), pois está no seu estado desfosforilado. A presença de glucagon, AMP, epinefrina ou palmitil CoA inibe a síntese de ácidos graxos. A lipogênese tem duas formas de regulação:

� A curto prazo: ocorre pelos níveis de fosforilação/desfosforilação das enzimas. � Níveis de concetração das enzimas lipogênicas: a insulina induz no fígado uma

síntese aumentada das enzimas da lipogênese, como por exemplo, o complexo ácido graxo sintetase. Esse complexo tem uma vida útil muito longa.

OBS4: O tecido adiposo é um dos tecidos que apresentam menores taxas de apoptose, ou seja, o nível de morte celular programada é baixo. Isso tem efeito significativo nas dietas alimentares visando o emagrecimento, visto que deve haver um controle rigoroso no consumo de carboidratos por em média 2 a 3 anos – tempo necessário para haver destruição dos adipócitos. ARMAZENAMENTO E DESTINO DOS TRIACILGLICEROIS Os triacilglicerois são armazenados na forma de gotas oleosas no tecido adiposo, constituindo as principais reservas de energia do corpo.

• No tecido adiposo: o triacilglicerol é armazenado no citosol das células adiposas, sendo prontamente mobilizado quando o corpo necessita de combustível.

• No fígado: pouco triacilglicerol é armazenado no fígado, sendo a maior parte exportada junto com o colesterol, ésteres de colesterol e fosfolipídeos e proteína apo B-100, para formar partículas de VLDL (lipoproteínas de muita baixa densidade). As VLDL são secretadas na corrente sanguínea, conduzindo os lipídeos recém-sintetizados aos tecidos periféricos.

OBS5: No caso de alcoolismo crônico ou em dietas cetogênicas e ricas em carboidratos, triglicerídios vão ser armazenados com maior intensidade no fígado, causando o esteatose hepática (fígado gorduroso, o que já constitui um certo grau de lesão hepática). OBS6: A lipogênese é o processo de sintese de ácidos graxos no citoplasma. Nesse processo, destaca-se o tecido hepático e, durante a lactação, também o tecido mamário. A principal fonte desencadeadora desse processo é o excesso de carboidratos, na forma de acetil CoA.