UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA
HORMÔNIOS E REGULAÇÃO METABÓLICA
Profa. Dra. Nereide Magalhães
Recife, fevereiro de 2005
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Receptores Membranares 7 hélices (TMS)
Segundos mensageiros: cAMP, IP3, DAG, Ca 2+
Receptores Membranares 1 hélice (Enzimáticos)
Tirosina quinase e Guanilil ciclase
Receptores intracelulares
Expressão gênica
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DA AÇÃO HORMONAL
Figure 1. Mecanismos de ação dos hormônios nitrogenados e esteróides.
Garrett & Grisham, 1995.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DA AÇÃO HORMONAL
Figure 2. Mecanismos de ação dos hormônios nitrogenados através do
cAMP.
Garrett & Grisham, 1995.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL
Segundo
mensageiro: cAMP
Mediador: proteína G
Figure 3. Ativação da adenilato ciclase pela proteina G.
Garrett & Grisham, 1995.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL
Figure 4. Ativação da adenilato ciclase pela proteina G.
Garrett & Grisham, 1995.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Figura 5. Auto-inativação da proteína Gs.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Figura 6. A toxina da cólera é uma enzima que catalisa o tranferência da parte ADP-ribose do NAD+
para a proteína Gs mantendo-a ativada. Em conseqüência, a adenilato ciclase das células intestinais
catalisa grande produção de cAMP o que promove a entrada de Cl-, HCO3 a água no lumen intestinal..
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL
Figure 7. Modulação da atividade da adenilato ciclase pelas proteínas G
estimulatória (Gs) e inibitória (Gi).
Garrett & Grisham, 1995.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Figura 8. Ativação da proteína quinase pelo cAMP.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
ADRENALINA
Age no músculo, tecido adiposo e fígado para sinalizar
uma atividade iminente.
Figura 9. mecanismo da adrenalina via cAMP.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Figura 10. Mecanismo de ação através do IP3.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL
Segundos
mensageiros:
IP3 fosfatidilinositol
trifosfato
DAG diacilglicerol
Figure 11. Segundos mensageiros
oriundos da clivagem do
fosfatidilinositol.
Garrett & Grisham, 1995.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL
Figure 12. Biossíntese e catabolismo do fosfatidilinositol.
Garrett & Grisham, 1995.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL
Figure 13. Fosfatidilinositol trifosfato induz a liberação de cálcio do RE.
Garrett & Grisham, 1995.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL
Figure 14. IP3 e DAG como segundo mensageiros na transmissão do sinal
Garrett & Grisham, 1995.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO
PELO CÉREBRO
Figura 15. mecanismo de ação através de
canais iônicos.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Figura 16. Mecanismo de ação através do cAMP e IP3.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS
Figura 17. Tipos de receptores tirosina quinase: classe I – EGF (fator de crecimento epidermóide) ,
classe II – receptor de insulina, classe III – receptor de fator de crescimento de plaquetas.
Garrett & Grisham, 1995.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS
Figura 18. Receptores tipo tirosina quinase.
Garrett & Grisham, 1995.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS
NITROGENADOS
Receptor: tirosina quinase
Figura 19. Mecanismo de ação da insulina
Via receptor tirosina quinase.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Figura 19. Mecanismo de ação da insulina
Via receptor tirosina quinase com regulação
da expressão gênica.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS
Figura 20. Mecanismo de ação com recpetores nucleares para modulação da
expressão gênica.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS
PEPTÍDICOS E DERIVADOS DE
AMINOÁCIDOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS
PEPTÍDICOS
Clivagens proteolíticas do
precursor POMC:
ACTH, β e γ-lipotropina, α,
β,γ
β,γ-MSH (hormônio estimulante de melanócitos),
CLIP C (peptídeo intermediáio semelhante a corticotropina), β-endorfina e
Met-encefalina.
Pontos de clivagem: ArgLys, Lys-Lys, Lys-Arg.
Figura 22. Biossíntese de hormônios peptídicos a
partir da proopiomelacortina (POMC).
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS
PEPTÍDICOS
Figura 23. Biossíntese da insulina na forma de pré-proinsulina.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE
1. Iodinação da tirosina
3-Monoiodotirosina (MIT)
3,5-Diiodotirosina (DIT)
2. Conjugação de resíduos idinados
MIT + DIT = 3,5,3’-triiodotironina (T3)
DIT + DIT = 3,5,3’,5’-tetraiodotironina
tiroxina (T4)
MIT + DIT = 3,3’,5’-triiodotironina
T3 inverso (iT3)
Figura 24. Biossíntese dos hormônios da tireóide a partir da tirosina.
Murray et al., 1996.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE
Figura 25. Biossíntese dos hormônios da tireóide a partir da tirosina.
Murray et al., 1996.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE
1. Captura de iodo (I-) pela células com transporte ativo
(Bomba Na+,K+, ATPase)
Espaço folicular
2. Oxidação do I- (iodeto) a I+ (iodato) pela peroxidase
que exige NAPDH como coenzima
3. Iodinação de resíduos de tirosina da Tireoglobulina
(Tgb)
3-Monoiodotirosina (MIT)
3,5-Diiodotirosina (DIT)
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE
4. Conjugação de resíduos iodinados MIT e DIT (Tgb)
MIT + DIT = 3,5,3’-triiodotironina (T3)
DIT + DIT = 3,5,3’,5’-tetraiodotirosina
tiroxina (T4)
MIT + DIT = 3,3’,5’-triiodotironina
T3 inverso (iT3)
5. Fagocitose do complexo MIT, DIT,Tgb
6. Hidrólise enzimática nos lisossomas do complexo MIT, DIT,Tgb
7. Liberação de T3 e T4
8. Degradação e desiodinação (desiodinase) de MIT e DIT
9. Reoxidação do I-
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
BIOSSÍNTESE DE NEUROTRANSMISORES
Figura 26. Biossíntese de catecolaminas e neurotransmissores a partir de aminoácidos.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
BIOSSÍNTESE DE EICOSANÓIDES
Figura 27. Biossíntese de prostaglandinas, tromboxanano e leucotrienos a partir do ácido araquidônico.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
RECEPTORES
• Os hormônios interagem com receptores
específicos nas células alvo.
• Cada tipo de célula possui combinações
próprias de receptores hormonais, o que
define a faixa de sensibilidade da resposta
hormonal.
• Células diferentes com o mesmo tipo de
receptor pode possuir diferentes iniciadores
intracelulares e, por essa razão, respondem
de forma diferente ao mesmo hormônio.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
INTEGRAÇÃO E REGULAÇÃO
HORMONAL DO METABOLISMO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
INTEGRAÇÃO E REGULAÇÃO
HORMONAL DO METABOLISMO
Figura 30. Deficiência de leptina (hormônio
controlador do comportamento alimentar).
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
Figura 31. Vias Metabólicas para Glicose 6-fosfato no Fígado.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
METABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS
Figura 32. Metabolismo dos aminoácidos no Fígado.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
METABOLISMO DOS ÁCIDOS GRAXOS
Figura 33. Metabolismo dos ácidos graxos no Fígado.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
TRABALHO DO MÚSCULO
ESQUELÉTICO COM ENERGIA DO ATP
Figura 34. Cooperação metabólica entre o músculo esquelético e o Fígado.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
TRABALHO DO MÚSCULO
ESQUELÉTICO COM ENERGIA DO ATP
• Ciclo de Cori (glicose
Músculos
em
lactato
atividade
glicose)
extrema
utilizam
glicogênio como fonte de Energia gerando
lactato na glicólise.
Na recuperação o lactato é convertido a glicose
no fígado via gliconeogênese. A glicose volta
ao músculo para manter o glicogênio muscular
(armazenamento de energia).
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
TRABALHO DO MÚSCULO CARDÍACO
Metabolismo aeróbico
Mitocôndria: piruvato, ácidos
graxos e corpos cetônicos
oxidados para síntese de ATP.
Bombeamento de sangue: 6
l/min (~350 l/h)
Figura 35. Microfotografia eletrônica do músculo cardíaco.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO
PELO CÉREBRO
As fontes de energia no cérebro variam de
acordo com o estado nutricional
1.Dieta normal: Glicose (principal fonte)
2. No jejum prolongado: Corpos cetônicos
são utilizados na forma de β-hidroxibutirato.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO
PELO CÉREBRO
Figura 36. Metabolismo da glicose no cérebro. Tomografia de varredura de
emissão de pósitrons (PET): a) indivíduo em repouso; b) após vigília de 48h.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
METABOLISMO DO CÉREBRO DURANTE
JEJUM PROLONGADO
Figura 37.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
METABOLISMO DO CÉREBRO DURANTE
JEJUM PROLONGADO
Figura 38.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
TRANSPORTE DE OXIGÊNIO, METABÓLITOS E
HORMÔNIOS PELO SANGUE
Figura 39. Composição do sangue.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
Glicose sanguínea normal= 4,5 mM
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
ADRENALINA
Sinaliza atividade iminente
Músculos, tecido adipose e fígado
Glicogênio
Glicose
+ Glicogênio fosforilase
Glicose
Glicogênio
- Glicogênio fosforilase
Lactato
ATP
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
Figura 40.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Regulação da Glicose Sanguínea
Glucagon
Insulina
Glicólise
Glicogênese
Figura 41.
Glicogenólise
Gliconeogênese
Insulina
Glicogênese
Glicólise
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
GLUCAGON Sinaliza baixa da Glicose sanguínea
Músculos, tecido adiposo e fígado
Glicogênio
+ Glicogênio fosforilase
Glicose
Piruvato
Glicose
↓[Frutose 2,6-difosfato]
- Piruvato quinase
↑ PEP
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
GLUCAGON
Glicogênio
Músculos
glicose
+ glicogênio fosforilase
- glicogênio sintase
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
GLUCAGON
Figura 42.
Lehninger, 2000.
Figura 43.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
GLUCAGON
Mecanismos:
Inibe a piruvato quinase
↑ [PEP]
Gliconeogênese
Figura 44.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
GLUCAGON
Piruvato
Fígado
Glicose
+ gliconeogênese
- glicólise
Mecanismos:
↓[Frutose 2,6-difosfato] inibidor da frutose 1,6-difosfato
Ativador da fosfofrutoquinase
Inibe a piruvato quinase
↑ [PEP]
Gliconeogênese
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
GLUCAGON
Tecido adiposo
Triacilgliceróis
ácidos graxos
+ triacilglicerol lipase
Fígado
Tecidos
•Síntese e liberação de Glicose para o cérebro
•Liberação de ácidos graxos pelo tecido adiposo
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
↓ [Glicose]
GLUCAGON
+ Glicogenólise
+ Gliconeogênese
ADRENALINA
Tecidos
Glicogênio
Glicose
Piruvato
Glicose
Tecidos
Músculos, pulmão, coração
Prepara os tecidos para aumento de atividade
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
Glicose sanguínea normal= 4,5 mM
↑ [Glicose]
INSULINA
Tecidos
+ Glicogênese
Glicose
Glicogênio
+ Lipogênese
Glicose
Triacilgliceróis
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
INSULINA
Figura 45. Insulina na glucose sanguínea
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
ESTRUTURA DA INSULINA
Figura 46.
Lehninger, 2000.
• Tecido adiposo
Triacilglicerol
ácidos graxos
+glicerol (fígado)
tecidos
glicose
• Músculos
⊕PEP carboxiquinase
Proteínas
aminoácidos
(não essencial)
fígado
glicose
gliconênese
fígado
glicogênio
Diabetis mellitus
• Deficiência na secreção de insulina
• Diminuição da ação
TIPO I- insulina dependentes (IDDM) juvenil
TIPO II- insulina não dependente (NIDDM) senil
Poliúria × polidipsia
Glicosúria, cetosis, cetonening (sangue), cetonúria (urina)
↑ [corpos cetônicos] = acetato, b-isobutirato
↑ Produção de ácidos carboxílicos ↓ pH (acidose)
cetoacidose