Síntese de ácidos graxos: acetil-CoA carboxilase, ácido graxo sintase, regulação

A síntese de ácidos graxos ocorre no citosol de hepatócitos e adipócitos. A fonte de carbono é a acetil-CoA oriunda das mitocôndrias (através da lançadeira de citrato). A etapa regulatória chave é a acetil-CoA carboxilase (ACC): é ativada por citrato e insulina, e inibida por palmitoil-CoA e glucagon (via AMPK). A sintase de ácidos graxos (uma enzima multidomínio) alonga a cadeia até o palmitato (C16). Em caso de excesso de carboidratos, glicose → piruvato → acetil-CoA → ácidos graxos (lipogênese de novo).

Fazer como aula

Substratos e compartimentalização da síntese de ácidos graxos

A síntese de ácidos graxos ocorre no citosol e requer três substratos principais: acetil-CoA como fonte de átomos de carbono, NADPH como equivalente redutor e ATP como fonte de energia. A acetil-CoA é formada na matriz mitocondrial como resultado da descarboxilação oxidativa do piruvato, enquanto a montagem dos ácidos graxos ocorre fora das mitocôndrias. O NADPH é fornecido pela via pentose-fosfato e pela reação catalisada pela enzima málica. O ATP é sintetizado nas mitocôndrias.

Lançadeira de citrato: transporte de resíduos de acetil para o citosol

A membrana mitocondrial interna é impermeável à acetil-CoA, portanto, os resíduos de acetil são transportados para o citosol na forma de citrato.

Assim, a lançadeira de citrato fornece simultaneamente acetil-CoA para a síntese e parte do NADPH necessário.

Reação regulatória: acetil-CoA carboxilase

A primeira e principal etapa regulatória é a carboxilação da acetil-CoA com a formação de malonil-CoA. A reação é catalisada pela acetil-CoA carboxilase, uma enzima da classe das ligases cujo cofator é a biotina. A reação requer CO₂ e ATP; os produtos são malonil-CoA, ADP e fosfato inorgânico. O malonil-CoA é um doador ativado de dois carbonos para o alongamento subsequente da cadeia e, simultaneamente, um inibidor do transporte de ácidos graxos para as mitocôndrias (através da inibição da carnitina palmitoiltransferase I), o que desliga a síntese e a β-oxidação.

Sintase de ácidos graxos e o ciclo de alongamento

A sintase de ácidos graxos (palmitato sintase) é um complexo multienzimático composto por duas cadeias polipeptídicas idênticas, cada uma contendo uma proteína transportadora de acil (ACP) com um grupo SH fosfopanteteínico e um grupo SH de resíduo de cisteína no centro ativo do domínio condensante.

  1. A acetiltransacilase transfere o resíduo de acetil para o grupo SH da cisteína.
  2. A maloniltransacilase transfere o resíduo de malonil para o grupo SH fosfopanteteínico.
  3. Condensação: o acetil é transferido para o malonil com a liberação simultânea de CO₂, formando acetoacetil-ACP.
  4. Primeira redução do grupamento ceto à custa de NADPH até β-hidroxibutiril-ACP.
  5. Desidratação com eliminação de H₂O.
  6. Segunda redução da ligação dupla com a participação de NADPH; forma-se butiril-ACP.

Cada ciclo subsequente alonga a cadeia em dois átomos de carbono à custa de uma nova molécula de malonil-CoA. Após sete ciclos, forma-se o palmitoil-ACP (C16). A tioesterase hidrolisa a ligação tioéster, liberando palmitato livre.

Modificações posteriores e ácidos essenciais

A partir do palmitato, por meio de elongação e dessaturação, formam-se outros ácidos graxos. No organismo humano, as dessaturases são capazes de introduzir ligações duplas apenas entre o grupo carboxila e o nono átomo de carbono. Portanto, os ácidos graxos poli-insaturados com ligações duplas além de C9 (linoleico, linolênico) são essenciais e devem ser obtidos por meio da dieta, predominantemente na composição de gorduras vegetais (a ingestão diária recomendada é de 80–100 g).

Regulação da acetil-CoA carboxilase

A atividade da enzima regulatória é controlada por dois mecanismos.

Indução de enzimas da lipogênese pela insulina

Na oferta prolongada de carboidratos, o nível elevado de insulina induz a transcrição de enzimas chave da lipogênese:

Os ácidos graxos sintetizados não se acumulam na forma livre, sendo imediatamente utilizados para a formação de triacilgliceróis.

Pontos-chave

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