Stress oxidativo (considerações gerais)

Hoje decidi fazer um post sobre um tema muito importante, o stress oxidativo. Este assunto é muitas vezes referido nas aulas de bioquímica (e não só!) mas nem sempre fica claro para quem fala ou ouve falar, o que é que realmente representa.

A ideia é simples de compreender… Conforme eu digo muitas vezes nas minhas aulas, nós temos um péssimo hábito, que nos mata aos poucos, sem exceção: passamos uma vida inteira a respirar oxigénio. E essa molécula, tão importante para a nossa bioquímica, em particular para o metabolismo aeróbico, é que nos vai matando aos poucos, e nos faz envelhecer. E não tenham dúvidas, se não morrermos de acidente, ou de alguma doença, vamos morrer porque estivemos durante a nossa vida a respirar O2! :)

Então o que é que o oxigénio tem assim de tão perigoso? Basicamente nada, ou seja, a molécula em si é inócua para as nossas moléculas/células. O problema está na sua suscetibilidade para sofrer reduções parciais, ou seja, captar eletrões. Na realidade, nós estamos continuamente a formar as chamadas espécies reativas de oxigénio, que são essencialmente 3: o radical hidroxilo (radical livre), o anião superóxido (radical livre) e o peróxido de hidrogénio. Destas 3, as duas primeiras são mais agressivas, pois são radicais livres. Os radicais livres são moléculas que apresentam um eletrão desemparelhado (por isso é que são representadas com um pontinho preto, que é o tal eletrão desemparelhado). 

Os eletrões têm um grave problema, não gostam de andar sozinhos, e por isso vão procurar “companhia” na primeira molécula que lhe aparecer à frente, seja um lípido, uma proteína ou um ácido nucleico. Ou seja, as espécies reativas de oxigénios são moléculas altamente reativas, são agentes oxidantes poderosos, que vão reagir com as nossas biomoléculas, retirando-lhes um eletrão e alterando-as/destruindo-as. E o problema é que apesar do radical livre deixar de o ser quando capta um eletrão, a molécula com quem reage transforma-se num radical livre, dando origem a um processo destrutivo em cadeia.

Para contrariar esta situação, as nossas células têm várias defesas, os chamados antioxidantes. Portanto, o stress oxidativo surge quando nós temos um desequilíbrio entre os pró-oxidantes (espécies reativas de oxigénio e reações que as produzem) e os antioxidantes (processos que impedem a formação e/ou atuação dos pró-oxidantes), no sentido de favorecer os primeiros, ou desfavorecer os segundos.

Cartoon sobre lípido e hidrato de carbono

Glicogenina

A Glicogenina é uma proteína cuja principal função consiste em ser a molécula iniciadora da síntese do glicogénio (glicogénese), polímero de reserva de monossacarídeos, mais especificamente de glucose. Os resíduos de glucose são adicionados através de ligações α-1,4. O primeiro passo da síntese do glicogénio é, de facto, a síntese desta proteína. Cada molécula de glicogénio encontra-se ligada à glicogenina por uma ligação glicosídica que envolve o primeiro resíduo de glicose da cadeia e um resíduo de tirosina da glicogenina. A denominação de glicogenina tem origem no facto de esta proteína estar na génese do glicogénio funcionando como iniciador (primer) na formação de uma nova molécula de glicogénio. A glicogenina, através da sua atividade de glucosiltransferase, liga covalentemente a ela própria uma molécula de glucose (a partir de UDP-glucose-forma ativa de glucose). Seguidamente a glicogenina forma um complexo compacto com a glicogénio sintase, enzima responsável pela síntese do glicogénio. Depois ocorre a adição de até mais 7 resíduos de glucose (a partir da UDP-glucose), mediada mais uma vez pela atividade de glucosiltransferase da glicogenina. Finalmente a glicogénio sintase e a enzima ramificadora tomam conta das ocorrências, ficando a glicogenina covalentemente ligada à única extremidade redutora da molécula de glicogénio.
Nos humanos existem duas isoformas da glicogenina que podem ser expressas como Glicogenina-1 com um peso molecular de 37 kDa e codificado pelo gene GYG, que é expresso maioritariamente nos músculos, ou como Glicogenina-2 com um peso molecular de 66 kDae codificado pelo gene GYG2 que é expresso maioritariamente no fígado, músculo cardíaco e outros tipo de tecidos, exceto o músculo esquelético

Deficiência da Glicogenina-1 (GYG1) - Mutação do gene GYG1
Uma deficiência da glicogenina-1 é detetada na sequência do seu gene, GYG1, o que revelou uma mutação non-sense num alelo e uma mutação missense noutro alelo. A mutação missense é resultado da inativação da autoglicosilação da glicogenina-1, o que é necessário para o início da síntese de glicogénio em músculo. A autoglicosilação da glicogenina-1 ocorre no Tyr195 por ação da glucose-1-O-tirosina. Uma mutação missense induzida deste resíduo resulta numa autoglicosilação inativada. No entanto, também foi demonstrado que mutações missense que afetam outros resíduos da glicogenina-1 provocam eliminação da autoglicosilação.
As caraterísticas fenotípicas do músculo esquelético num paciente com este distúrbio são depleção glicogénica muscular, proliferação mitocondrial e predominância marcada de contração lenta e fibras musculares oxidadas. As mutações no gene GYG1 da glicogenina-1 também são causa de cardiomiopatia e arritmia.

Texto escrito por:

Daniela Marinheiro

Carla Marty

Maria Rocha

Marta Rodrigues

Rita Osório

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Vídeo sobre açúcares redutores

Mapa metabólico sobre a via de sinalização do NO

Enolase

A enolase é uma enzima, mais concretamente uma metaloenzima ativada. Esta enzima pertence à família das liases, as hidro-liases, que quebram as ligações carbono-oxigénio e está presente em todos os tecidos e organismos que realizam a glicólise ou a fermentação. O pH ótimo é de 6,5 para a atividade desta enzima no ser humano. A sua principal função é a intervenção no 9º passo da glicólise (penúltimo passo desta via metabólica), etapa em que ocorre a desidratação de 2-fosfoglicerato (2-PG) em fosfoenolpiruvato (PEP), produto que irá ser usado, no próximo e último passo, para a produção de energia (ATP). 

A enolase possui 3 isoformas diferentes: a ENO1 ou alfa-enolase (no tecido muscular); ENO2 ou gama-enolase ou enolase neuro específica (nos neurónios); ENO3 ou beta-enolase (nas células do músculo esquelético). A enolase tem um peso molecular de cerca de 100000 Daltons (dependendo da sua isoforma). Num humano, a α-enolase tem duas subunidades antiparalelas, que têm dois domínios diferentes que apresentam interações hidrofóbicas. As subunidades interatuam através de pontes salinas, que envolvem arginina e glutamato. A enolase específica para os neurónios é libertada numa enorme variedade de doenças neurológicas, tais como esclerose múltipla ou AVC, ou em enfartes do miocárdio. Em diversas experiências médicas, têm se empregado concentrações de enolase em amostras na tentativa de diagnosticar certas condições e a sua gravidade. Diversos estudos demonstraram que diferentes níveis de enolase estão relacionados com o crescimento tumoral ou com a ocorrência de enfarte do miocárdio ou um AVC, pelo que foi inferido que os níveis de enolase servem de indicativos na avaliação prognóstica de vítimas de paragem cardíaca. Inibidores da enolase têm sido aproveitados na área da saúde para tratamento e prevenção de várias doenças, destacando-se a fosfonoacetohidroxamato, que tem sido utilizado como

fármaco anti-tripanossoma e mais recentemente, como agente anti-cancerígeno.
A enolase pode ser inibido pelo ião fluoreto (F-). O fluoreto forma um complexo com magnésio e fosfato, que se liga ao centro ativo da enzima em vez do substrato 2-PG, impedindo a conversão de 2-PG a PEP, havendo menor produção de PEP e, consequentemente, ATP. A ingestão de água com flúor, inibe assim a atividade catalítica da enolase das bactérias da cavidade bucal (local altamente anaeróbico e dependente da glicólise), interrompendo a via glicolítica destas (redução do metabolismo de carbohidratos) e, consequentemente, a fermentação bateriana (diminuição de produção de ácidos), prevenindo a formação de cáries dentárias.

Texto escrito por:

Inês Carvalho
Junjie Lin
Maria Alves
Susana Pinto.

Cartoon - hidratos de carbono