Metabolismo do Glicogénio

1. SO14 FMUC Bioquimica I 2009/2010 Metabolismo do Glicogénio Grupo 9 Alexandra Carvalho Catarina Lopes Catarina Elzen Catarina Patronillo Cátia Ferreira Cátia Santa Cláudia Silva

2. Objectivos • Analisar as vias de síntese e degradação do glicogénio; • Identificar as enzimas e outros factores responsáveis pela regulação dessas vias; • Explicar os processos de regulação do • metabolismo do glicogénio e o seu papel na manutenção da glicémia.

3. Glicogénio • Polímero de moléculas de glicose de tamanho variável.

4. Glicogénio • Reserva energética nas células animais, funcionando como alternativa aos lípidos. • Existe no citosol de todas as células do organismo, essencialmente no fígado e nos músculos esqueléticos. Consumopróprio Libertado para o sangue e tecidos

5. Importância do glicogénio • Permite a acumulação de glicose nas células sem aumentar a pressão osmóticano seu interior. • O fígado acumula a glicose sob forma de glicogénio quando há um aumento considerável da glicémia e liberta-a quando há uma diminuição, actuando, assim, como um regulador da glicémia no sangue. • Nos músculos esqueléticos, a acumulação do glicogénio acontece durante o repouso e quando a glicémia está elevada.

6. Síntese de glicogénio (Glicogénese) • Fosforilação da glicose, originando a glicose -6-P. Hexocinase Hexocinase (músculo) Glucocinase (fígado)

7. Síntese de glicogénio (Glicogénese) • Glicose-6-P Glicose-1-P Fosfoglucomutase Glc-6-P Glc-1-P

8. Síntese de glicogénio (Glicogénese) • Glc-1-P + UTP UDP-glc + PPi UDP-glucose pirofosforilase

9. Síntese de glicogénio (Glicogénese) 4. Glicogénio(n) + UDP-glc↔Glicogénio(n+1) + UDP Glicosiltransferase (8 primeiras oses) Glicogénio sintase(restantes oses)

10. Glicogenina (primer) UDP-glucose Glicogenina (tirosina 194) Continua alongamento da cadeia principal Glicosiltransferase v Glicogénio Sintase Complexo glicogenina – Glicogénio Sintase Adição de + 7 resíduos de glicose Glicogenina

11. Solubilidade e terminais não redutores Ramificações Velocidade de síntese e degradação • Enzima responsável pela formação de ramificações: • (α1 - 4, α1 - 6)-transglucosidase • Enzima responsável pelo alongamento das ramificações: • Glicogénio sintase

12. Degradação do glicogénio (Glicogenólise) Neste mecanismo é necessária a acção conjunta de duas enzimas: • Glicogénio fosforilase(degradação do glicogénio) • Enzima desramificadora(remodulamento do glicogénio) Glicogénio Fosforilase

13. Glicogéniofosforilase • Enzima principal na degradação de glicogénio • Cliva as ligações α-1,4 pela adição de um ortofosfato (Pi) – fosforólise. • Produz glicose-1-fosfato. • O fosfato de piridoxal é um cofactor essencial.

14. Enzima desramificadora (amilo-1,6- glucosidase) • A enzima desramificadora é uma enzima bifuncional: • Transferase • glucosidase(α 1→6) Transformação da “dextrina limite”, estrutura ramificada, numa estrutura linear.

15. Fosfoglucomutase • Cataliza a isomerização de glicose-1-P a glicose-6-P

16. Regulação do metabolismo do glicogénio Glicogénio Glicogénio Sintase Glicogénio Fosforilase Glucose

17. Regulação do metabolismo do glicogénio Enzimas principais Glicogénio Sintase Fosfatase 1 (PP1) Glicogénio Fosforilase Forma Activa (a) Forma Activa(a) FosforilaseCinase Fosfatase FosforilaseCinase Fosfatase Forma Inactiva (b) Forma Inactiva (b) • Reguladas por : • Mecanismos alostéricos • Fosforilação reversível Associados a reacções enzimáticas em cadeia como resposta Aumento: [Ca2+],[AMP] [Glucose] [Hormonas] Nota: FosforilaseCinase– Fosforilação – Degradação do Glicogénio Fosfatase – Desfosforilação – Síntese do Glicogénio Insulina Glucagina Adrenalina

18. Mecanismos de regulação do glicogénio A insulina activa uma proteína cinase que vai activar a PP1 • ↑[Ca 2+ ]no citosol activam A glucagina e a adrenalina promovem a degradação do glicogénio: Fosforilasecinase Impede a degradação do glicogénio e favorece a sua síntese Activam o glicogénio fosforilase inactivam o glicogénio sintase Degradação do glicogénio

19. Fosfatase 1  As alterações na actividade enzimática produzidas pelas proteínas cinases são reconvertidas por proteínas fosfatases PP1. Fosfatase 1 (PP1) Inactiva a fosforilasecinase e a fosforilase pela desfosforilação destas enzimas Desfosforila o glicogénio sintase b, transformando-o na sua forma activa Reverte os efeitos da cadeia de fosforilação Acelera a síntese do glicogénio Diminui a velocidade de degradação do glicogénio

20. Glicogénio Fosforilase AMP, ATP Glicose Glicose 6-P Efectoresalostéricos que sinalizam o estado energético da célula É o foco da regulação feita Adrenalina Insulina Glucagina Hormonas – fosforilação reversível Glicogénio fosforilase A sua activação implica a inactivação da glicogénio sintase Muscular Mantém a glicémia Hepática • + se ↑AMP • se ↑ ATP • se ↑ [Glicose 6 –P] O músculo utiliza glicose para produzir a sua energia própria • se ↑[glicose] • insensível [AMP]

21. Hormonas – fosforilação reversível A adrenalina estimula de forma mais marcante o músculo. O fígado é estimulado pela glucagina. Exercício Stress ↓ Glicose Libertação de Adrenalina Leva à formação de cAMP Activa glicogénio fosforilase ↑ Degradação de glicogénio ↑Glicémia

22. Insulina A insulina estimula a síntese do glicogénio por activar a PP1 Desfosforila o glicogénio sintase b, transformando-o na sua forma activa Acelera a síntese do glicogénio ↓ [Glicose] no sangue

23. Doenças de armazenamento do Glicogénio

24. Bibliografia • Berg, J.M.; Stryer, L.; Tymozko, J.L. (2006).Biochemistry. 6ªedição, W. H. Freeman & Company. • QUINTAS, Alexandre; PONCES Freire, Ana; HALPERN, Manuel; Bioquímica, Organização molecular davida, lidel, pp430-438 • MURRAY, Robert; GRANNER, Daryl; MAYES, Peter; RODWELL, Victor, Harper’sIlustratedBiochemistry, twenty-sixthedition, 2003 • www.icb.ufmg.br • users.med.up.pt • http://www2.ufp.pt • http://www.portalfarmacia.com.br