16.2.2 Ácidos graxos insaturados, com número ímpar de átomos de carbono, ramificados e hidroxilados

Enzimas da família do citocromo P 450 participam também de reações de hidroxilação na síntese de eicosanoides, de sais biliares, oxiesteroides, hormônios esteroides e vitamina D. Têm atividade fundamental no metabolismo de drogas, o etanol inclusive, e de fármacos, que, uma vez hidroxilados, tornam-se mais solúveis em água, facilitando a sua excreção na urina.

16.2.2 Ácidos graxos insaturados, com número ímpar de

átomos de carbono, rami cados e hidroxilados

A oxidação de ácidos graxos insaturados requer enzimas adicionais às da β-

oxidação

O esquema da β-oxidação mitocondrial apresentado na Figura 16.2, consistindo em uma sequência cíclica de quatro reações, efetua a oxidação de acil-CoAs com cadeias de carbonos lineares e saturadas, mas não a de cadeias modificadas. Este é o caso da presença de duplas ligações em ácidos graxos poli-insaturados, que são muito comuns nos triacilgliceróis e em outros lipídios de tecidos animais e vegetais. As duplas ligações são separadas por grupos metileno, resultando em sua localização tanto em posições de número par como ímpar. Além disto, apresentam quase sempre

a configuração cis (Seção 6.2.1), que não é reconhecida pela enoil-CoA hidratase do ciclo de Lynen. Assim sendo, a β-oxidação de ácidos graxos insaturados requer a participação de enzimas adicionais.

Após a remoção de algumas unidades de dois carbonos (como acetil-CoA) pela β-oxidação, o ácido graxo insaturado pode originar dois tipos de enoil-CoA, conforme a posição original da dupla ligação em sua molécula

(Figura 16.4): se a dupla ligação for de número ímpar, como a Δ5 no exemplo da figura (ou a Δ9 do ácido oleico), forma-se uma cis-Δ3-enoil-CoA; se for de número par, como a Δ6 na figura (ou a Δ12 do ácido

linoleico), resulta uma cis-Δ4-enoil-CoA1. Para a oxidação dessas acil-CoAs insaturadas, são necessárias enzimas que as convertam em trans-Δ2-enoil-CoA, o intermediário insaturado da β-oxidação, substrato da enoil-CoA hidratase.

No caso em que é obtida cis-Δ3-enoil-CoA (Figura 16.4 a), a Δ3-Δ2-enoil-CoA isomerase possibilita a sua transformação em trans-Δ2-enoil-CoA.

O segundo tipo de enoil-CoA que pode ser produzida, cis-Δ4-enoil-CoA

(Figura 16.4 b), é reconhecida pela acil-CoA desidrogenase do ciclo de Lynen, que a converte, porém, em uma trans-Δ2-cis-Δ4-dienoil-CoA, que não é aceita pela enoil-CoA hidratase. Para o prosseguimento de sua oxidação, é necessária a participação da 2,4-dienoil-CoA redutase, que reduz a ligação cis-Δ4 à custa de NADPH, originando trans- Δ3-enoil-CoA. Na sequência, a Δ3-Δ2-enoil-CoA isomerase transforma a dupla ligação trans-Δ3 em trans-Δ2 — a enzima converte tanto cis-Δ3 quanto trans-Δ3-enoil-CoA em trans-Δ2-enoil-CoA —, chegando-se, portanto, ao intermediário insaturado da β-oxidação.

Figura 16.4 Reações adicionais às do ciclo de Lynen para a oxidação de ácidos graxos insaturados. a) Quando o ácido graxo tem uma dupla ligação de número ímpar — Δ5 no exemplo considerado — após algumas voltas do ciclo, resulta uma cis-Δ3-enoil-CoA; b) quando tem uma dupla ligação de número par — Δ6 no exemplo — é produzida uma cis-Δ4-enoil-CoA.

A β-oxidação de ácidos graxos com número ímpar de átomos de carbono

produz propionil-CoA

Os ácidos graxos com número ímpar de átomos de carbono constituem uma fração minoritária dos ácidos graxos da dieta e são oxidados pela via da β-oxidação. Neste caso, entretanto, a última volta do ciclo de Lynen inicia-se com uma acil-CoA de cinco carbonos e produz uma molécula de acetil-CoA e uma de propionil-CoA, em vez de duas de acetil-CoA. A propionil-CoA origina-se também da degradação de alguns aminoácidos

(Seção 17.2.2).

Para sua oxidação, a propionil-CoA é convertida a succinil-CoA, um

intermediário ciclo de Krebs. A conversão (Figura 16.5) inicia-se com carboxilação a D-metilmalonil-CoA, em uma reação que requer biotina (vitamina B7). Esta coenzima, com gasto de ATP, liga-se ao CO , que é 2 transferido ao substrato, como acontece em outras reações de carboxilação:

conversão de piruvato a oxaloacetato (Seção 14.2) e de acetil-CoA a

malonil-CoA (Seção 16.5). Em seguida, D-metilmalonil-CoA forma succinil-CoA em duas etapas: transformação do isômero D em L e isomerização da L-metilmalonil-CoA por troca de posição dos substituintes (– CO-SCoA e H) de dois carbonos adjacentes. A última reação é catalisada por uma mutase, que utiliza a coenzima B12 (5′-desoxiadenosil-cobalamina), um derivado da vitamina B (cobalamina). 12

Figura 16.5 Conversão de propionil-CoA, proveniente da oxidação de ácidos graxos de número ímpar de carbonos, a succinil-CoA.

Ácidos graxos rami cados ou hidroxilados são oxidados por a-oxidação

Ácidos graxos contendo ramificações ou hidroxilações são pouco frequentes nos animais superiores. Nestes organismos, os ácidos graxos ramificados ocorrem apenas como componentes da cera produzida pelas glândulas sebáceas, e os hidroxilados, como componentes de esfingolipídios do sistema nervoso. Um ácido graxo ramificado constitui uma exceção: é o ácido fitânico (fitanato, no pH fisiológico), derivado do

fitol (Figura 16.6 a), um álcool com 20 carbonos que constitui a cadeia

lateral isoprenoide da clorofila (Seção 15.2).

Os animais ruminantes, herbívoros, ingerem grandes quantidades de clorofila, da qual o fitol é eficientemente removido pelas bactérias do trato digestório; uma vez na forma livre, o fitol é oxidado a ácido fitânico, que é absorvido pelos tecidos. Como os ruminantes têm uma capacidade reduzida de degradar ácido fitânico, ele é incorporado aos lipídios do tecido adiposo e do leite. Os seres humanos não dispõem de enzimas capazes de hidrolisar a ligação éster entre a cadeia de fitol e a estrutura em anel da molécula de clorofila: a clorofila ingerida passa praticamente intacta pelo trato digestório humano. Deste modo, o ácido fitânico presente nos tecidos humanos origina-se dos alimentos. As principais fontes dietéticas do composto são as gorduras, o leite e os laticínios provenientes de ruminantes.

O ácido fitânico possui um grupo metila no carbono β (e em outros carbonos de número ímpar), que não é reconhecido pela acil-CoA desidrogenase, que catalisa a primeira reação da β-oxidação. Esta situação é

contornada pela α-oxidação (Figura 16.6 b), que ocorre nos peroxissomos e se inicia com a hidroxilação do carbono α. Neste ponto, a degradação dos ácidos graxos metilados confunde-se com aquela dos ácidos graxos hidroxilados. Segue-se uma descarboxilação e uma oxidação, resultando um ácido graxo com um carbono a menos, que tem o grupo metila agora no carbono α e apresenta o carbono β não substituído, podendo ser ativado e oxidado pela β-oxidação peroxissômica.

A deficiência hereditária da enzima que catalisa a hidroxilação do carbono α resulta em acúmulo de fitanato no sangue e nos tecidos, e ocorrência de lesões neurológicas múltiplas na fase adulta — trata-se da moléstia de Refsum, que é muito rara, com apenas 150 casos diagnosticados. Defeitos genéticos da biogênese de peroxissomos, como a síndrome de Zellweger, também determinam níveis anormais de fitanato, embora, nestes casos, a α-oxidação defectiva seja apenas uma dentre outras anomalias metabólicas.

Figura 16.6 a) As bactérias do trato digestório de animais ruminantes removem o radical fitil da molécula de clorofila, originando o fitol, um álcool de 20 carbonos, que é oxidado a ácido fitânico (fitanato, no pH fisiológico). b) Etapas principais da α-oxidação peroxissômica de ácidos graxos ramificados (fitanato) e hidroxilados: por hidroxilação do carbono α, ácidos graxos ramificados originam ácidos graxos hidroxilados, que, após descarboxilação e oxidação, são convertidos em substratos da β-oxidação.