PEROXISSOMOS Docente: Profa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo Oliveira Colaboração: Ana Carolina Borella Anhê / Priscila Pasqüetto Mendonça Histórico → 1930 - Catalase → 1950 - Urato Oxidase → 1957 - Thomson e Klipfel: Sedimentação diferencial → 1963 - não localizada nos lisossomos, mas em “partículas desconhecidas” → Baudhuin e colaboradores: D-aminoácido oxidase → 1965 - De Duve Características bioquímicas + catalase de H2O2 PEROXISSOMO → 1954 Rhodin (MET) microcorpos Baudhuin, Beaufay e De Duve Microcorpos = Peroxissomos Estrutura - maioria dos eucariontes - geralmente esférico - única membrana - diâmetro 0,2 - 1 µm - nº variável - matriz granular Enzimas urato-oxidase Composição Química Apresentam cerca de 40 enzimas na matriz do peroxissomo: - D-aminoácido oxidase - Acil-oxidase - L-oxidase ácida - Urato oxidase - Catalase (40%) Técnicas citoquímicas para identificação de peroxissomos Reação Peroxidásica Benzidina MO Peroxidase + H 2O 2 2 H 2O + (catalase) O2 Benzidina oxidada (composto insolúvel) “Esfregaço Sanguíneo” Observar reação positiva neutrófilos (células escuras) As hemáceas não positivamente à técnica nos respondem Reação Peroxidásica MET DAB (diaminobenzidina) + Peroxidase 2 H 2O + (catalase) O2 H 2O 2 DAB oxidada + Ósmio (composto insolúvel e elétron denso) Fígado de Rato Aspectos Funcionais 1. Degradação do H2O2 2. Metabolismo de lipídios - β-Oxidação de AG - Síntese de colesterol 3. Degradação do ácido úrico 4. Ciclo do ácido glioxílico 5. Fotorrespiração Degradação do H2O2 (Fígado / Rim vertebrados) Acil-oxidase Formam: D-aminoácido oxidase H2O2 Urato oxidase H2O2 (↑ toxicidade: oxidação de aa) catalase Degrada H2O2 no peroxissomo 2 H2O + O2 1. Degradação do H2O2 Fígado de rato submetido à reação imunocitoquímica para a evidenciação da catalase 2. Metabolismo de Lipídios a) β-Oxidação de ácidos graxos b) Biossíntese de colesterol a) -Oxidação de ácidos graxos - Microrganismos eucariontes (leveduras/fungos): Peroxissomo (responsável por toda a degradação) - Células vegetais: peroxissomos (predominantemente) e mitocôndrias (indícios) - Células animais: Peroxissomos e mitocôndrias -Oxidação de ácidos graxos Reações semelhantes, cadeias enzimáticas s Peroxissomos Mitocôndrias Degradação de cadeias de ácidos graxos (AG) longas e muito longas (encurtamento) Degradação de ácidos graxos (AG) de cadeias longas, médias e pequenas (degradação completa) b) Biossíntese de Colesterol → Síntese de hormônios esteróides: progesterona; estrógenos; testosterona; aldosterona. → Em células hepáticas (mamíferos) → oxidação de colesterol (no peroxissomos e no retículo) leva à produção de ácidos biliares Ocorre nos peroxissomos (maioria das enzimas) e no Retículo endoplasmático (algumas reações) Biossíntese de Colesterol Acetil-CoA (substrato inicial) P E R O X I S S O M O Acetoacetil-Coa Acetil-CoA Acetoacetil-Coa HMG-CoA C I T O S O L HMG-CoA Mevalonato HMG-CoA Mevalonato Isopentenil-PP Farnesil-PP Lanosterol COLESTEROL Farnesil-PP Esqualeno Lanosterol COLESTEROL R E T Í C U L O E N D O P L A S M Á T I C O 3. Degradação do Ácido Úrico Ácido Úrico Urato oxidase Alantoína Alantoato Uréia Excretada por alguns mamíferos e répteis (alantoína) Participação de enzimas: peroxissomos, mitocôndrias e citossol Amônia A urato oxidase está ausente no homem, primatas, aves e alguns répteis → excretam ácido úrico 4. Ciclo do Ácido Glioxílico (variante do Ciclo do Ácido cítrico ou de Krebs) Sementes oleaginosas Peroxissomos apresentam todas as enzimas do Ciclo do ácido Glioxílico Glioxissomos Enzimas do ciclo do ácido glioxílico Converter lipídios de reserva em carboidratos Germinação da semente 5. Fotorrespiração (folhas de plantas com metabolismo C3) - Enzimas: mitocôndrias, cloroplastos e peroxissomos - Rubisco (Ribulose bifosfato carboxilase-oxidadase): atividade carboxilase e oxigenase (presente nos cloroplastos) - Fotorrespiração: - recupera os átomos de carbono desviados do ciclo de Calvin pela atividade de oxigenase da Rubisco - associação morfológica entre cloroplastos, peroxissomos e mitocôndrias em células de planta C3 Participação conjunta no processo Fotorrespiração Por que só ocorre em plantas C3? Porque as plantas C4 (cana-de-açúcar, sorgo) e CAM (Metabolismo Ácido das Crassuláceas – plantas suculentas): - Armazenam CO2 - RuBisCo não tem atividade oxigenase células da bainha perivascular – cloroplasto menos desenvolvido (com Rubisco) cloroplasto desenvolvido (sem Rubisco) Biogênese - 1964: Novikoff & Skin RE - 1985: Lazarrow & Fujiki Peroxissomos pré-existentes Crescimento e Fissão Importação de proteínas + Transferência de fosfolipídios do RE - Membrana do peroxissomo → Retículo endoplasmático Liso Por que os peroxissomos se dividem ? - Reposição de organelas - Divisão celular - Resposta a estímulos externos (Dietilhexilfalato/herbicidas) após encerrado o estímulo: autofagia Autofagia de peroxissomos de hepatócito de rato tratado temporariamente com dieta contendo dietilhexilftalato (DEHP) Transferência de peroxissomos para as células filhas de Saccharomyces cerevisiae. Importação de proteínas - Não possuem DNA proteínas da matriz e da membrana: citosol (genoma nuclear) - Importação PTSs (Sinais de Endereçamento aos Peroxissomos) Receptores (membrana dos peroxissomos) Seqüências sinais: - PTS1: extremidade Cterminal /enzimas sintetizadas no citosol peroxissomo - PTS2: extremidade Nterminal /enzimas sintetizadas no RE peroxissomo Tipos de peroxissomos Nome Ocorrência Principais enzimas - Algas - Isocitrato sintetase Glioxissomo - Sementes oleaginosas - Glioxilato sintetase - Plantas superiores - Malato sintetase Peroxissomos Plantas com de Plantas Fotorrespiração - Ácido glicólico oxidase - Urato-oxidase Peroxissomos Principalmente fígado e - Catalase de Animais rim de vertebrados - D-aminoácido oxidase Função - Ciclo do ácido glioxílico - Fotorrespiração - β-oxidação de AG - β-oxidação de AG - Síntese de colesterol - H2O2 → 2 H2O + O2 Doenças peroxissomais Grupo 1 defeito generalizado na biogênese dos peroxissomos Síndrome cérebro-hepato-renal de Zellweger (CHRS) Defeito na importação de proteínas “peroxissomos vazios” - Graves anomalias no cérebro, rim e fígado - Maioria das crianças morrem no 1º ano Síndrome cérebro-hepato-renal de Zellweger (CHRS) Síndrome cérebro-hepato-renal de Zellweger (CHRS) Aparência facial característica Extrema fraqueza muscular Síndrome cérebro-hepato-renal de Zellweger (CHRS) Cistos renais Calcificação nas articulações Doenças peroxissomais Grupo 2 defeito em uma simples enzima peroxissomal Doença de Schilder (Adrenoleucodistrofia-ADL) - Ligada ao cromossomo X - Função prejudicada da enzima AGCML-CoA sintetase - Acúmulo de AG de cadeias muito longas no SNC, córtex da adrenal e células testiculares Doença de Schilder (Adrenoleucodistrofia-ADL) Doença de Schilder (Adrenoleucodistrofia-ADL) - Filme: “O óleo de Lorenzo” Hiperoxalúria tipo I (Autossômica recessiva) Deficiência da enzima alanina: glioxalato aminotransferase Formação de pedras no rim e progressiva disfunção renal Ecografia de cálculos renais Acatalassemia (Autossômica recessiva) – “Benigna” deficiência da catalase gangrena oral e ulcerações “Nos últimos anos, o conhecimento acerca desta organela tem evoluído rapidamente. Dessa forma os peroxissomos são alvo de intensa investigação e novas informações certamente serão acrescentadas ao conhecimento atual.” Lourenço & Felisbino