Bioquímica Básica
20.5 Regulação do ciclo de Krebs
a entrada de ácidos graxos na mitocôndria (Seção 20.7).
No estado diabético, a regulação de PD assemelha-se à do jejum, porque a repressão de PDK 4 e a indução das PDPs estão comprometidas, devido à falta de insulina ou resistência à sua atuação. A interrupção da oxidação de glicose contribuiria para a hiperglicemia característica dessa doença.
20.5 Regulação do ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs reduz coenzimas, mas não as oxida. É uma via que não tem autonomia funcional, necessitando do fornecimento de NAD+ e FAD pela cadeia de transporte de elétrons para manter-se ativa. Deste modo, a velocidade de oxidação de acetil-CoA pelo ciclo de Krebs está na dependência direta da velocidade da cadeia de transporte de elétrons, que, por sua vez, funciona acoplada à síntese de ATP. As razões NAD+/NADH e ADP/ATP são especialmente importantes, não só porque o ciclo inclui três reações de oxidação-redução que requerem NAD+, como pelo fato de NADH, ADP e ATP serem efetuadores alostéricos de enzimas do ciclo.
A regulação do ciclo de Krebs incide sobre a produção de citrato e sobre sua oxidação a CO 2 e oxaloacetato.
A atividade da citrato sintase depende da concentração de oxaloacetato
O primeiro ponto de controle do ciclo é a reação catalisada pela citrato
sintase (Figura 20.10). A atividade desta enzima depende, é claro, das concentrações de seus substratos, especialmente do nível de oxaloacetato, cujas baixas concentrações mitocondriais são o fator limitante da oxidação de acetil-CoA pelo ciclo. Esta limitação é contornada por maior formação de oxaloacetato induzida pela própria acetil-CoA: a acetil-CoA é efetuador alostérico positivo da piruvato carboxilase, que converte piruvato em oxaloacetato. Ao elevar-se o nível de acetil-CoA, como resultado da degradação de carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos, a piruvato carboxilase ativada deriva o piruvato proveniente de carboidratos ou de aminoácidos para síntese de oxaloacetato. O acréscimo na oferta de oxaloacetato permite máxima atividade da citrato sintase.
Figura 20.10 Principais regulações alostéricas do ciclo de Krebs. As setas tracejadas azuis indicam regulações alostéricas, positivas (+) e negativas (–).
O destino metabólico do citrato depende da atividade da isocitrato
desidrogenase
Uma vez formado, o citrato poderá ser oxidado, por meio de prévia conversão a seu isômero, o isocitrato, por ação da aconitase. Se a oxidação de isocitrato estiver impedida, o equilíbrio da reação da aconitase favorece o acúmulo de citrato, na proporção de 10:1.
A “decisão” entre oxidação ou acúmulo de citrato está na dependência do segundo e mais importante sítio de regulação do ciclo de Krebs: a reação catalisada pela isocitrato desidrogenase. Sobre esta enzima atuam dois efetuadores alostéricos: o ADP tem efeito positivo, e o NADH, negativo. Níveis altos de ADP, assinalando a necessidade celular de ATP, estimulam a enzima, levando à oxidação de citrato. Este aumento da velocidade do ciclo leva à produção de coenzimas reduzidas e consequente ativação da fosforilação oxidativa. À medida que a concentração de ADP diminui, decresce também a velocidade da fosforilação oxidativa, havendo elevação do teor de NADH, o inibidor alostérico da isocitrato desidrogenase. O citrato acumulado flui para o citosol, onde inibe a fosfofrutoquinase 1, ajustando a velocidade da glicólise à do ciclo de Krebs; além disto, é o citrato o precursor da formação de acetil-CoA citosólica, utilizada na síntese de ácidos graxos. Desta forma, a inibição da isocitrato desidrogenase assinala suprimento adequado de ATP e desvia o fluxo metabólico da oxidação para o armazenamento.