Aula 2: Regulação da gliconeogênese

10) Discuta o significado da regulação alostérica da piruvato carboxilase, da piruvato desidrogenase, da citrato sintase, da acetil-Coa carboxilase e da carnitina acil-transferase 1: a) Quando a gliconeogênese estiver inibida e com a esterificação de triacilgliceróis predominando amplamente sobre a lipólise. b) Quando a gliconeogênese estiver estimulada assim como a lipólise. Discuta o que ocorreria com a síntese de ATP na mitocôndria nos dois casos acima.

+ - + - - - - TAGS Glicose Alimentado Ác. Graxos Glicólise Malonil CoA Síntese de Ác. Graxos Malonil CoA Acetil CoA Carboxilase PEP + Acetil CoA Piruvato Citrato - Oxaloacetato Piruvato PDH + - CPT PC -Oxidação Malato - - - NADH

- - + + TAGS Glicose Jejum Ác. Graxos Gliconeogênese Malonil CoA PEP Lactato, Glicerol, Ác. Graxos, AAs Gliconeogênese Malonil CoA Acetil CoA Carboxilase PEP - Acetil CoA Piruvato Citrato Oxaloacetato Piruvato - PDH + + CPT PC -Oxidação Malato

11) Em 1980, Van Schaftingen e colaboradores descobriram uma substância capaz de modificar a atividade da fosfofrutoquinase isolada de fígado, como mostra a figura abaixo: Essa substância é formada no fígado podendo atingir 20 µM em ratos bem alimentados e destruída após tratamento com glucagon. Observou-se que esta mesma substância era capaz de inibir a frutose 1,6 bisfosfatase com um Ki = 0.5 µM, que uma concentração próxima daquela necessária para a metade da ativação máxima da fosfofrutoquinase. Analise estes dados e procure integrá-los a um esquema metabólico mais geral.

PFK 1 F6P + ATP F1,6BP + ADP F1,6BPase F1,6P F6P + Pi PFK 2 12) Estes mesmos autores descobriram em 1981 uma enzima capaz de sintetizar frutose - 2,6 BP a partir de frutose-6P as custas de ATP a semelhanca do que ocorria com a fosfofrutoquinase anteriormente conhecida. Para evitar confusão foram denominadas de fosfofrutoquinase-1 (PFK-1), a clássica, e fosfofrutoquinase-2 (PFK-2) a que sintetiza frutose 2,6-bisfosfato. Além disso, o mesmo grupo de trabalho em 1982 purificou de fígado de rato, uma enzima capaz de transformar frutose 2,6-bisfosfato em frutose-6P. Observaram ainda que uma fosforilação desta enzima pela proteína quinase AMPc dependente (PKA) provocava um grande aumento em sua atividade. A PFK-2 também é substrato para PKA, sendo o resultado da fosforilação um acentuado decréscimo de sua atividade. Por muitos anos tentou-se isolar as duas enzimas, mas finalmente se descobriu que se tratava de uma única cadeia polipeptídica capaz de catalisar uma ou outra reação dependendo do seu estado de fosforilação. Com estes novos dados, procure analisar o quadro metabólico quando a gliconeogênese encontra-se ativada ou inibida levando em consideração todas as informações fornecidas. PFK 1 F6P + ATP F1,6BP + ADP F1,6BPase F1,6P F6P + Pi PFK 2 F6P + ATP F2,6BP + ADP F2,6BPase F2,6P F6P + Pi

X Hepatócito: ↑ PKA ↑ cAMP ↑ Glucagon ↓ [Glicose] P + FBPase-2 – PFK-2 Frutose 6P ↑ Frutose 2,6BP ↓ X + FBPase-1 – PFK-1 ↑ Gliconeogênese ↓Glicólise

13) A adrenalina age no músculo e no fígado através de sua ligação a receptores -adrenérgicos o que resulta na ativação da proteína quinase A (PKA). Nos dois tecidos a PKA catalisa a fosforilação da PFK-2. Entretanto os efeitos sobre a glicólise em cada um dos tecidos são opostos: no fígado esta via é inibida enquanto no músculo esta via é ativada. Tente sugerir uma explicação para estes achados.

X ↑ Glucagon ou Adrenalina Hepatócito: P Frutose 6P ↑ Frutose 2,6BP ↓ – PFK-2 ↑ cAMP ↑ PKA X + FBPase-2 – PFK-1 + FBPase-1 ↓Glicólise ↑ Gliconeogênese Músculo: ↑ Adrenalina P Frutose 6P ↓ Frutose 2,6BP ↑ P + PFK-2 ↑ cAMP ↑ PKA – FBPase-2 + PFK-1 – FBPase-1 ↑ Glicólise ↓ Gliconeogênese

14) Complete agora seu esquema metabólico, sabendo que a atividade da enzima piruvato quinase (PK) é modificada pela presença de frutose 1,6 bisfosfato e pela fosforilação promovida pela PKA. Atribua a estes modificadores uma função (ativação ou inibição) sobre esta enzima tal qual o permita construir um quadro metabólico coerente quando somado as informações anteriormente fornecidas.

↓Glicólise

Fígado

Fígado Músculo  FBPase-2  PFK-2 Igual ao Fígado 