Síntese de ácidos graxos onde acontece, enzimas, estágios e reações

O Síntese de ácidos graxos É o processo pelo qual os componentes fundamentais dos lipídios mais importantes das células (ácidos graxos), que participam de muitas funções celulares muito relevantes são produzidas.

Os ácidos graxos são moléculas alifáticas, ou seja, são essencialmente compostas de átomos de carbono e hidrogênio unidos um pelo outro mais ou menos lineares. Eles têm um grupo metil em uma de suas extremidades terminais e um grupo ácido carboxílico no outro, para o qual são chamados de "ácidos graxos".

Resumo da síntese de ácidos graxos (fonte: mefista.Org/licenças/BY-SA/3.0) via Wikimedia Commons)

Os lipídios são moléculas usadas por diferentes sistemas biossintéticos celulares para a formação de outras moléculas mais complexas, como:

• fosfolipídios de membrana
• triglicerídeos para armazenamento de energia e
• As âncoras de algumas moléculas especiais encontradas na superfície de muitos tipos de células (eucariotos e procariontes)

Esses compostos podem existir como moléculas lineares (com todos os átomos de carbono saturados com moléculas de hidrogênio), mas os da cadeia linear também podem ser observados e com algumas saturações, isto é, com ligações duplas entre seus átomos de carbono.

Os ácidos graxos saturados também podem encontrar cadeias ramificadas, cuja estrutura é um pouco mais complexa.

As características moleculares dos ácidos graxos são cruciais para sua função, uma vez que muitos dependem das propriedades físico -químicas das moléculas que são formadas por elas, especialmente seu ponto de fusão, seu grau de embalagem e sua capacidade de formação de bicapas.

Assim, a síntese de ácidos graxos é uma matéria extremamente regulamentada, pois é uma série de eventos seqüenciais críticos para a célula de muitos pontos de vista.

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Onde acontece a síntese de ácidos graxos?

Na maioria dos organismos vivos, a síntese de ácidos graxos ocorre no compartimento citosólico, enquanto sua degradação ocorre principalmente entre citosol e mitocôndrias.

O processo depende da energia contida nas ligações ATP, o poder de redução do NADPH (geralmente derivado da rota de fosfato de Penty), o cofator de biotina, íons bicarbonato (HCO3-) e manganês.

Em animais de mamíferos, os principais órgãos da síntese de ácidos graxos são o fígado, rins, cérebro, pulmões, glândulas mamárias e tecido adiposo.

O substrato imediato da síntese de Novo De ácidos graxos é acetil-CoA e o produto final é uma molécula de palmitato.

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O acetil-CoA deriva diretamente do processamento de intermediários glucolíticos, e é por isso que uma dieta rica em carboidratos promove a síntese de lipídios (lipogênese) ergo, também de ácidos graxos.

Enzimas que participam

O acetil-CoA é o bloco de síntese de dois carbonos usado para a formação de ácidos graxos, uma vez que várias dessas moléculas são unidas consecutivamente a uma molécula de malonil-coa, formada pela carboxilação de um acetil-CoA.

A primeira enzima da rota e uma das mais importantes do ponto de vista de sua regulamentação é a pessoa responsável pela carboxilação de acetil-CoA, conhecida como acetil-coa carboxilase (ACC), que é um enzimático complexo formado por 4 proteínas e usa biotina como cofator.

No entanto, e apesar do fato de haver diferenças estruturais entre espécies diferentes, a enzima gordura sintase é a responsável pelas principais reações biossintéticas.

Essa enzima é, na realidade, um complexo enzimático composto por monômeros que têm 7 atividades enzimáticas diferentes, necessárias para o alongamento do ácido graxo no "nascimento".

As 7 atividades desta enzima podem ser listadas da seguinte forma:

- ACP: Proteína transportadora do grupo acilo

- Transacetilasa acetil-CoA-ACP (NO)

- β-cEtoacil-ACP sintase (KS)

- Malononil-CoA-ACP transferase (Mt)

- Redutase β---quetoacil-ACP (KR)

- β-hidroxiacil-ACP desidratase (HD)

- Enoil-ACP RedTase (Er)

Em alguns organismos, como bactérias, por exemplo, o complexo de ácidos gordos sintase é formado por proteínas independentes que estão associadas entre si, mas são codificadas por diferentes genes (sistema de ácidos graxos sintase tipo II).

Ácidos graxos sintesa de levedura (fonte: xiong e., Lomakin, i.B., Steitz, t.PARA. / Domínio público, via Wikimedia Commons)

No entanto, em muitos eucariotos e algumas bactérias, a multienzima contém várias atividades catalíticas que são separadas em diferentes domínios funcionais, em um ou mais polipeptídeos, mas que podem ser codificados pelo mesmo gene (sistema de ácidos graxos sintase tipo I).

Estágios e reações

A maioria dos estudos realizados em relação à síntese de ácidos graxos envolve os achados feitos no modelo bacteriano, no entanto, os mecanismos de síntese de organismos eucarióticos também foram estudados com alguma profundidade.

É importante mencionar que o sistema de ácido ácido graxo tipo II é caracterizado por todos os intermediários de acil intermediários gordurosos se unirem covalentemente a uma pequena proteína de ácido tamanho conhecida como proteína de transporte de acila (ACP), que os transporta de uma enzima para a seguinte.

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Nos eucariotos, pelo contrário, a atividade da ACP faz parte da mesma molécula, entendendo que a própria enzima tem um lugar especial para a união dos intermediários e seu transporte através dos diferentes domínios catalíticos.

A união entre a proteína ou a parte ACP e a ACIL gordurosa.

1. Inicialmente, a enzima acetil-CoA carboxilase (ACC) é responsável por catalisar o primeiro passo de "comprometimento" na síntese de ácidos graxos que, como mencionado, implica a carboxilação de uma molécula de acetil-coa para formar o intermediário de 3 átomos de carbono conhecidos como malonil-coa.

O complexo de ácidos graxos sintase recebe grupos acetil e malonil, que devem preencher corretamente "os locais" tiol "deste.

Isso ocorre inicialmente para a transferência de acetil-CoA para o grupo cisteinna sh na β-zo-becil-ACP sintase, reação catalisada por transacetilas acetil-coa-ACP.

O grupo malonil é transferido de malonil-coa para o grupo SH da proteína ACP, um evento mediado pela enzima malonil-coa-ACP transferase, formando malonil-ACP.

2. O início do alongamento do ácido graxo no nascimento consiste na condensação do malonil-ACP com uma molécula de acetil-coa, uma reação direcionada por uma enzima com atividade β---queto-ACP sintase. Nesta reação, o acetoacetil-ACP é formado e uma molécula de CO2 é liberada.
3. As reações de alongamento ocorrem em ciclos onde 2 átomos de carbono são adicionados ao mesmo tempo, que cada ciclo consiste em uma condensação, uma redução, uma desidratação e um segundo evento de redução:

- Condensação: os grupos acetil e malonil são condensados ​​para formar acetoacetil-ACP

- Redução do grupo carbonil: O grupo carbonil de carbono 3 do acetoacetil-ACP é reduzido, formando D-β-hidroxibuteril-ACP, catalisado pela reação catalisada pelo β-ceticoacil-ACP-redutase, que NADPH usa como doador de elétrons.

- Desidratação: os hidrogênios entre os carbonos 2 e 3 da molécula anterior são removidos, formando uma ligação dupla que termina com a produção do Trans-∆2-butenoil-ACP. A reação é catalisada por β-hidroxiácilo-ACP desidratase.

- Redução de link duplo: a ligação dupla de Trans-∆2-butenoil-ACP é reduzido para formar butiril-ACP por ação da raiva-ACP redutase, que NADPH também usa como um agente redutor.

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Para continuar com o alongamento, uma nova molécula de malonil deve se juntar à porção ACP da complexo de ácidos graxos sintase e começa com a condensação disso com o grupo butiral formado no primeiro ciclo de síntese.

Estrutura Palmitato (Fonte: Edgar181 / Domínio Público, via Wikimedia Commons)

Em cada passo de alongamento, uma nova molécula de malonil-coa é usada para aumentar a cadeia em 2 átomos de carbono e essas reações são repetidas até que o comprimento apropriado seja atingido (16 átomos de carbono), após o que uma enzima liberase tioesterase ácido graxo completo por hidratação.

O palmitato pode ser processado posteriormente por diferentes tipos de enzimas que modificam suas características químicas, ou seja, elas podem introduzir a insaturação, prolongar seu comprimento etc.

Regulamento

Como muitas rotas biossintéticas ou degradação, a síntese de ácidos graxos é regulada por diferentes fatores:

- Depende da presença de íons bicarbonato (HCO3-), da vitamina B (biotina) e acetil-CoA (durante a passagem inicial da rota, o que implica a carboxilação de uma molécula de acetil-CoA por meio de um intermediário de biotina de carboxyard de biotina Para formar malonil-coa).

- É uma rota que ocorre em resposta às características da energia celular, porque quando há uma quantidade suficiente de "combustível metabólico", o excesso é convertido em ácidos graxos que são armazenados para oxidação posterior em momentos de déficit energético.

Em termos de regulação da enzima acetil-CoA carboxilase, que representa a etapa limitante de toda a rota, isso é inibido pelo palmitail-CoA, o principal produto da síntese.

Seu ativador toostal, por outro lado, é o citrato, que direciona o metabolismo da oxidação para sua síntese para armazenamento.

Quando as concentrações mitocondriais de acetil-CoA e ATP aumentam, o citrato é transportado para o citosol, onde é tão precursor para a síntese citosólica de acetil-CoA e um sinal de ativação alcalista para acetil-coa carboxilase.

Esta enzima também pode ser regulada por fosforilação, evento disparado pela ação hormonal do glucagon e epinefrina.

Referências

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