BIOSSÍNTESE DA MOLÉCULA DE Hemoglobina Carolina Berkman Diana Leizinara
Introdução
Hans Fischer (1881 – 1945) Químico e médico alemão. Enfocou seu trabalho na pesquisa dos pigmentos do sangue, da biles e também da clorofila das plantas, assim como a química das porfirinas e dos seus pigmentos derivados. Deu especial importância para síntese da bilirrubina e da hemina.
Hemoglobinaa (Hb) Hemoglobin
Proteína conjugada Subunidades (globina e heme) Peso molecular aproximado de 64 kD Representam 95% das proteínas dos eritrócitos (cerca de 400 milhões de moléculas) Funções: absorver, transportar e distribuir o oxigênio para diversos tecidos do organismo.
Porção Protéica - GLOBINA
Possui estrutura globular tetrâmera
ESTRUTURA PRIMÁRIA
Formada por 4 subunidades, em pares iguais, são elas: α (alfa) 141aa ß (beta) 146aa γA (gama A) 146aa γG (gama G) 146aa δ (delta) 146aa ε (epsilon) ? θ (theta) ? ζ (zeta) 141aa
CURIOSIDADE
ESTRUTURA SECUNDARIA
Forma helicoidal. Com exceção de alguns segmentos intercalados, onde a cadeia forma um ângulo e dois outros segmentos menores situados nas extremidades.
ESTRUTURAS PRIMÁRIA E SECUNDÁRIA DA Hb β HUMANA.
ESTRUTURA TERCIÁRIA • •
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Adota forma esferoidal. Cavidade onde se aloja o grupo heme. Essa cavidade é essencialmente revestida por resíduos, cujas cadeias laterais fortemente hidrofóbicas evitam a presença de água, e permitem o transporte reversível de oxigênio.
ESTRUTURA QUATERNÁRIA •
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Tetrâmero elipsóide articulado. Submetido a mudanças de posição, dependendo de a molécula estar ou não oxigenada. OXI (forma T) DEOXI (forma R)
Porção Prostética - HEME
Cada porção é formada por quatro cadeias polipeptídicas. Confere a capacidade de transportar oxigênio e é constituído pela ligação de uma protoporfirina IX a um átomo de ferro no estado ferroso para exercer a função de ligação com o O2. Parte se liga a um resíduo de histidina da globina e outra a uma molécula m olécula de oxigênio
FUNCIONALIDADE FUNCION ALIDADE DA Hb
A Hb DEPENDE:
Da pressão parcial de oxigênio para se ligar a ele. Da alta saturação de oxigênio (AFINIDADE)
A ligação de oxigênio é dita cooperativa, pois a ligação de um oxigênio facilita a ligação de outros oxigênios.
REGULAÇÃO DA ATIVIDADE
Regulação local das [ ]s de HEME e GLOBINA se dá por feedback negativo
OU SEJA...
Nos eritrócitos, as hemoglobinas encontram-se num equilíbrio das duas formas. A concentração de formas parcialmente ligadas é baixa.
LIGAÇÃO COM O2
Induz mudanças estruturais que alteram a energia livre li vre relativa entre as duas formas, mudando o equilíbrio em favor da forma de alta afinidade.
Nos eritrócitos, as hemoglobinas encontram-se num equilíbrio das duas formas. A concentração de formas parcialmente ligadas é baixa.
LIGAÇÃO COM O2
Aumentando a [ ] da forma OXI.
E 2 OU 3 MOLÉCULAS NA FORMA DESOXI SÃO SUFICIENTES PARA MUDAR O EQUILÍBRIO EM FAVOR DO ESTADO OXI. E VICE VERSA!!!
LOCAL DE SÍNTESE
GRUPO GLOBINA
SINTETIZADA PELOS RIBOSSOMOS CITOPLASMÁTICOS DOS ERITRÓCITOS IMATUROS.
GRUPO HEME DEPENDENTE DO Fe SINTETIZADA NAS MITOCÔNDRIAS DOS ERITRÓCITOS IMATUROS.
A biossíntese ocorre nas células do reticulo endotelial da medula ósseo, baço e fígado.
BIOSSÍNTESE DO HEME
1. NA MITOCÔNDRIA - ocorre a condensação de uma molécula de glicina e uma de succinil-CoA pela enzima δaminolevulinato sintetase (ALA sintetase).
Gera α-amino-β-cetoadipato, que é então descarboxilado a δ-aminolevulinato.
BIOSSÍNTESE DO HEME
2. O ALA mitocondrial é então transportado para o citosol onde a ALA desidratase (também chamada porfibilinogênio sintase ou hidroximetilbilano hidroximetilbil ano sintase) dimeriza duas moléculas de ALA para produzir porfobilinogênio.
BIOSSÍNTESE DO HEME
3. O próximo passo envolve a condensação de 4 moléculas de porfobilinogênio para produzir o intermediário hidroximetilbilano (ou preuroporfirinogênio). A enzima para esta condensação é a porfobilinogênio desaminase (PBG desaminase), também chamada uroporfinogênio I sintetase.
BIOSSÍNTESE DO HEME
4. O hidroximetilbilano formado vai ter dois principais destinos:
Os isomeros I e III do uroporfirinogênio ur oporfirinogênio (UPG). No entanto, o isômero I é não metabolizável, sendo preterido a favor do isómero III. Este forma-se pela ação conjunta da uroporfirinogênio sintase e da uroporfirinogênio III cosintase.
BIOSSÍNTESE DO HEME
5. No citosol, o UPG é descarboxilado pela enzima uroporfirinogênio descarboxilase. Os produtos resultantes têm grupos metilo no lugar dos substituintes acetilo e são conhecidos como coproporfirinogênios (CPG), sendo o coproporfirinogênio III o intermediário mais comum na síntese do heme.
BIOSSÍNTESE DO HEME
6. O coproporfirinogênio III é então transportado para o interior da mitocôndria, onde dois grupos propiônicos são descarboxilados em grupos vinílicos, por ação da coproporfirinogêneo oxidase.
BIOSSÍNTESE DO HEME
7. O produto incolor desta reação é o protoporfirinogênio IX. Nas mitocôndrias, este é convertido em protoporfirina IX pela protoporfirinogênio IX oxidase.
BIOSSÍNTESE DO HEME
A reação final na síntese do heme ocorre também nas mitocôndrias e envolve a inserção de um átomo de ferro no anel, gerando heme b. A enzima que catalisa esta reação é a ferroquelatase.
BIOSSÍNTESE DO HEME
1. Condensação de 2 moléculas (glicina e Succinil CoA) 2. Formação da ALA 3. Dimerização da ALA 4. Produção de PORFOBILINOGÊNIO 5. Condensação de 4 moléculas de PORFOBILINOGÊNIO 6. Produção do HIDROXIMETILBI HIDROXIMETILBILANO LANO 7. Formação do isomero III do UROPORFIRINOGÊNIO (UPG) 8. Descarboxilase do UPG 9. Formação de CORPOPORFIRINOGÊNIO III 10. Transporte para o interior da mitocôndria 11. Descarboxilase por Coproporfirinogêneo oxidase 12. Produção de Protoporfirinogêneo IX 13. Conversão em PROTOPORFIRINA IX 14. Ação da enzima Ferroquelatase 15. Inserção de um átomo de Fe no anel
BIOSSÍNTESE DO HEME
CONTROLE CONTROL E DA BIOSSÍNTESE
Enzima ALA sintetase, é inibida pela hemina (ferri-protoporfirina) e possui como co-fator a vitamina B6, piridoxal-fosfato.
Problemas de deficiência desta vitamina vão acarretar diminuição da síntese do grupo heme e da hemoglobina, conseqüentemente anemia.
CATABÓLITOS DA REAÇÃO
O ALA, porfobilinogênio e uroporfirina são solúveis em água e excretados pela urina.
A coproporfirina é excretada pela urina e bile.
A protoporfirina é pouco solúvel em água, sendo excretada pela bile.
HEMOGLOBILINIZAÇÃO
O fator de maturação eritrocitária atua na síntese de hemoglobina, a partir do reticulócito. Os nutrientes responsáveis pela síntese de hemoglobina são: Ferro (na forma ferrosa); Cobre; vitamina B6 (piridoxina); molibdênio.
NA HEMÓLISE
A Hb é liberada na sua forma livre e é rapidamente retirada (1-7 horas) por:
Oxidação (formas não úteis); Eliminação renal; Destruição pelo sistema monocítico fagocitário.
NA HEMOCATERESE (baço) Há liberação de Hb e separação da parte heme e globina. Os MØ reciclam o ferro da parte heme e aminoácidos da parte globina. Ocorre o armazenamento do ferro na medula óssea e baço na forma de ferretina e hemossiderina.
HEME UROBILINOGÊNIO
B. D.
bilirrubina redutase FEZES (ESTERCOBILINO GÊNIO)
biliverdina-bilirrubina
AÇÃO BACTERIANA
SMF
INTESTINO
plasma BILIRRUBINA (B. Ind.) +
Circulação entero-hepática
EXCREÇÃO RENAL
ALBUMINA
glucoronil-transferase FÍGA FÍ GADO DO (B (B.. In Indi dire reta ta
B. Di Dire reta ta))
BILE
HEMOGLOBINOPATIAS
HIPERHEMOGLOBINEMIAS
Aumento de hemácias: Altitude. Hipóxias. Hipersecreção de cortisol. Desidratação.
HIPOHEMOGLOBINEMIAS
Anemias. Desnutrição protéico calórica: Ingestão de aminoácidos essenciais. Anemia ferropriva: Ingestão de Ferro. Anemia hipocrômica microcítica. Verminoses: Ancilostomíase.
HIPOHEMOGLOBINEMIAS Hipovitaminoses: Anemia megaloblástica. Cobalamina (B12) = Anemia perniciosa. Ácido fólico.
HIPOHEMOGLOBINEMIAS
Anemias Hemolíticas:
Alterações na forma ou função das hemácias que diminuem o seu tempo de vida e aumentam a sua degradação (hemólise).
Características:
Reticulocitose. Aumento de eritroblastos. Aumento de normoblastos. Aumento dos teores de bilirrubinas, principalmente a bilirrubina. Indireta (BI) → Icterícia.
Causas: Fatores Intracelulares ou Intrínsecos:
Defeitos na membrana do eritrócito. Deficiências enzimáticas. Hemoglobinopatias. Fatores Extracelulares ou Extrínsecos: Presença de anticorpos. Parasitas intra-hemáticos.
FATORES INTRACELULARES:
Defeitos da membrana das hemácias: A – Esferocitose: Herança autossômica dominante. Eritrócitos arredondados e pequenos. Causa hemólise.
Fisiopatologia: Alteração nas proteínas da membrana → Aumento da permeabilidade a entrada de Na e K → Aumenta a entrada de água → Aumenta a pressão intra-hemática → Hemácia “arrebenta” = Hemólise.
FATORES INTRACELULARES: B – Eliptocitose: Hemácias elípticas. Herança não determinada.
FATORES INTRACELULARES: C – Estomatocitose:
Um lado é côncavo e o outro convexo.
DEFICIÊNCIAS ENZIMÁTICAS
Glicose 6 Fosfato Desidrogenase. Não provocam hemólise espontânea → desencadeada por fatores exógenos: Medicamentos : AAS, Antimaláricos (Primaquina e derivados da 8-Aminoquinolina). Alimentos : Feijão-fava → Favismo.
Características: Eritrócitos com depósitos de Hb desnaturada → Corpúsculos de Heinz.
OUTROS DEFEITOS ENZIMÁTICOS
Hexoquinase : Herança autossômica dominante.
Hexosefosfato isomerase: Herança autossômica Hexosefosfato recessiva.
Fosfofrutoquinase: Glicogenose tipo VII (Síndrome de Tarni).
Piruvato quinase: Mais comum entre as enzimas da via glicolítica.
HEMOGLOBINOPATIAS
Defeitos hereditários da síntese da hemoglobina. Anemia Falciforme. Anemia da Hemoglobina. Talassemias : ausência de formação de uma das cadeias da hemoglobina.
FATORES EXTRACELULARES:
Presença de Anticorpos Anti-hemácia:
Mais comum: Doença hemolítica neo-natal por incompatibilidade sanguínea materno fetal por fator ou grupo.
Agentes Infecciosos ou Toxinas:
Malária. Exotoxina do Clostridium welchii. Venenos de Cobra.
