Regulação da oxidação do piruvato (parte 2)

A atividade do complexo piruvato desidrogenase é regulada essencialmente através de 2 mecanismos distintos - alosteria e modificação covalente reversível.

De facto, existem alguns moduladores alostéricos deste complexo, que, neste caso concreto pertencem à classe dos moduladores negativos, ou seja, inibidores da atividade catalítica:

- acetil-CoA – sendo o produto da reação, faz todo o sentido que a molécula de acetil-CoA tenha um efeito inibitório sobre a sua própria síntese

- NADH – um dos produtos da reação é o NADH, portanto o raciocínio é equivalente ao efetuado em cima para a acetil-CoA. Além disso, e conforme já foi referido noutros posts aqui do blog, o NADH pode estar envolvido na síntese de ATP (através da respiração celular), pelo que a sua presença indica um potencial estado energético em alta dentro da célula. Nesse sentido, e como a oxidação do piruvato a acetil-CoA faz parte do catabolismo, cujo principal objetivo é a obtenção de energia, faz sentido que o NADH inibe o catabolismo e, em particular, esta reação.

Em relação à modificação covalente reversível, este complexo enzimático é inibido por fosforilação e ativado por desfosforilação. Este processo é mediado por 2 enzimas diferentes… A que fosforila designa-se por piruvato desidrogenase cinase, enquanto que a que desfosforila chama-se piruvato desidrogenase fosfatase.

Fatores que ativam a cinase, levando à fosforilação do complexo piruvato desidrogenase (ou seja, inibidores da sua atividade catalítica):

- acetil-CoA e NADH – além do seu efeito direto no complexo piruvato desidrogenase, como inibidores alostéricos, estas duas moléculas ativam também a fosforilação do mesmo, promovendo a sua inibição, portanto, através de 2 mecanismos distintos

Fatores que inibem a cinase, favorecendo no equilíbrio a forma desfosforilada do complexo piruvato desidrogenase (ou seja, ativadores da sua atividade catalítica):

- NAD⁺ – em relação a esta molécula pode fazer-se o raciocínio inverso ao efetuado para o NADH. Ou seja, a presença de NAD⁺ indica um défice energético da célula, pelo que será necessário ativar o catabolismo para contrariar esse défice.

- ADP – o raciocínio é equivalente ao anterior, pois dizer-se que a célula está a acumular ADP significa dizer que está a gastar ATP, ou seja, vai necessitar de produzir novamente ATP

- piruvato – o piruvato é o substrato da reação, sendo que a sua presença vai ativar o complexo piruvato desidrogenase através da inibição do processo de fosforilação (e, consequentemente, inibição) do complexo piruvato desidrogenase

- coenzima A (CoA) – este cofator tem um papel de co-substrato, pelo que a sua presença vai afetar a atividade catalítica do complexo de forma idêntica à descrita para o piruvato

Fatores que ativam a fosfatase, levando à desfosforilação do complexo piruvato desidrogenase (ou seja, ativadores da sua atividade catalítica):

- Ca²⁺ – o ião cálcio é um modulador importantíssimo do nosso metabolismo. Neste caso em concreto, este ião atua (no músculo) ao nível da piruvato desidrogenase fosfatase, ativando-o, através da promoção da sua desfosforilação. De uma forma simples, o ião cálcio é um indicador da contração muscular, pelo que faz todo o sentido que num contexto de trabalho muscular o catabolismo esteja ativo, de forma a haver ATP disponível para esse processo