Fundamental critique of the model

Quando a disponibilidade de um combustível para uma célula ou organismo, tanto carboidratos como lipídios excedem a quantidade necessária para suprir as necessidades energéticas, ocorre a conversão desse excedente em ácidos graxos via ácidos graxos sintase, que são armazenados em forma de triacilglicerol. O substrato imediato é a acetil-CoA, formada na mitocôndria e transportada para o citosol na forma de citrato com gasto de energia adenosina trifosfato (ATP) e formação de NADPH, utilizado para o processo de biossíntese. Após a primeira unidade de carbono ter sido transferida da acetil-CoA para o grupo SH de um resíduo de cisteína da β-cetoacil ACP sintase, a proteína carregadora de acila (ACP) está livre

para receber o radical malonil do malonil-CoA, formando o malonil-ACP, que pela ação de enzimas de condensação e do complexo sintase, libera dois carbonos para a formação dos ácidos graxos, com liberação de CO2, que será utilizado durante a carboxilação da actil-CoA a

malonil-CoA. Após cinco repetições do processo, o palmitato (16:0) é o produto final do sistema ácido graxo sintase nas células animais, vegetais e dos microrganismos (MAYES e BOTHAN, 2003a). O palmitato é o precursor para a síntese de ácidos graxos de cadeia longa que pode ser alongado para formar tanto estearato (18:0), quanto ácidos graxos saturados ainda maiores, por adições posteriores de grupos acetila, pela ação dos sistemas de alongamento dos ácidos graxos presentes no retículo endoplasmático e na mitocôndria (LEHNINGER et al., 2002).

Para que as reações de elongação e de insaturação ocorram é utilizada uma série de enzimas que catalisam a adição de uma dupla ligação na cadeia acil graxo, conhecidas como enzimas dessaturases, que são encontradas quase universalmente em todas as células, ajudando a regular a fluidez dos lipídios de membrana e também possuindo função crítica na biossíntese de ácidos graxos poliinsaturados (MARZZOCO e TORRES, 1999). Para este processo existem três tipos de enzimas dessaturases: acil-CoA dessaturase, acil-graxo dessaturase e acil-ACP dessaturase. As acil-CoA dessaturases são enzimas ligadas à membrana que dessaturam ácidos graxos esterificados à Coenzima A (CoA), presentes em animais, leveduras e células de fungos. Certik e Shimizu (1999) descreveram alguns caminhos que estariam envolvidos neste processo biossintético: síntese de novo de ácidos graxos por glicose, incorporação de ácidos graxos exógenos diretamente à estrutura do lipídio e dessaturação e elongação das fontes de lipídios, bem como, a biohidrogenação dos ácidos graxos (saturação) e degradação parcial ou total (P-oxidação), que contribuem para este processo.

A enzima estearoil CoA (∆9_{) dessaturase de fungos e animais são semelhantes,} sendo que, para esta atividade requer oxigênio, citocromo b5 e são dependentes de NADPH e citocromo b5 redutase. Esta enzima catalisa o primeiro passo para a biossíntese de ácidos graxos poliinsaturados incorporando uma ligação dupla no carbono ∆9 do AE para gerar ácido oléico (AO). A ∆12 _{dessaturase (w-6 dessaturase) é capaz de adicionar uma ligação dupla na} posição ∆12 do ácido graxo, formando o AL. A sua atividade foi localizada no retículo endoplasmático e utiliza NADPH e CoA ligada aos ácidos graxos como substrato em plantas (PEREIRA et al., 2003).

A ∆6 _{dessaturase é encontrada no retículo endoplasmático de animais. Nos} microrganismos foi encontrada em algumas espécies como Mucor rouxii. Esta enzima contém uma região rica em histidina não usual modificada abaixo do domínio citocromo b5, dentro da região de aminoácidos que está ausente em ∆6 _{dessaturases de outros organismos, sendo ela}

21 responsável pela adição de uma dupla ligação na posição ∆6 da cadeia de ácido graxo, formando o ácido gama-linolênico (C18:3 w-6) (NAPIER et al., 2004), como apresenta a Figura 4.

Figura 4. Uma seção do caminho anabólico para síntese de ácidos graxos insaturados modificado de

A síntese do AA envolve a elongação do AGL a ácido eicosatrienóico pela ação de uma enzima elongase e uma subseqüente dessaturação para a síntese do AA, envolvendo neste processo uma ∆6 _{dessaturase, uma C}

18-ácido graxo insaturado elongase

específica e uma ∆5 _{dessaturase. A biossíntese do AA ocorre na fase estacionária do} crescimento sob a exaustão da glicose do meio acompanhada pelo decréscimo de seus precursores de ácidos graxos saturados e insaturados (EROSHIN et al., 2000). Este caminho enzimático para a síntese do AA foi encontrado em organismos, como o fungo M. rouxii, alga

Ostreococcus tauri e o protista Caenorhabditis elegans (HUANG et al., 2004).

O caminho de biossíntese de ácidos graxos poliinsaturados da família w-3 é encontrado em concentrações inferiores em microrganismos partindo da dessaturação promovida pela enzima ∆15 _{dessaturase na posição ∆15 formando o ácido α-linolênico. Este} sofre dessaturação promovida pela ∆6 _{dessaturase formando o ácido octadecatetraenóico. Com} a adição de dois carbonos promovida pela enzima elongase, é formado o ácido eicosatrienóico (C20:4 w-3), e subseqüentemente, dessaturação na posição ∆5, pela ∆5 _{dessaturase, para} formar o ácido eicosapentaenóico. O próximo passo da biossíntese desta via ocorre com a formação do ácido docosahexaenóico envolvendo dois passos: o primeiro envolvendo a elongação do ácido eicosapentaenóico para ácido docosapentaenóico e o segundo, a dessaturação do ácido docosapentaenóico para ácido docosahexaenóico através da ∆4_- dessaturase (RATLEDGE, 2004).

Durante o processo de biossíntese há um mecanismo bioquímico diretamente ligado à disponibilidade de fontes de carbono e nitrogênio. Este influencia a acumulação dos ácidos graxos na célula e na ativação ou repressão das enzimas ligadas à biossíntese (HALL e RATLEDGE, 1977; IMMELMAN et al., 1997; KOIKE et al., 2001). A reação de acumulação envolve dois passos: (1) clivagem do citrato transportado para fora da mitocôndria via malato/citrato translocase, pela ação de uma enzima ausente em microrganismos não oleaginosos – ATP:citrato liase e (2) suprimento de acetil-CoA ou malonil-CoA e NADPH para a adição de dois carbonos na cadeia acil graxo pela atividade da enzima málica, que é controlada pelo nitrogênio no meio de cultivo, podendo sua atividade ser inibida em sua ausência (RATLEDGE, 2002).

O entendimento dos princípios de biossíntese e acumulação de lipídios em microrganismos propõem investimentos na elaboração de plantas industriais para o enriquecimento de substratos e produção de óleos microbianos com teor acentuado de ácidos graxos insaturados, visando controles de produção e técnicas de clonagem dos

23 microrganismos selecionados, favorecendo o processo de produção (HUANG et al., 2004; ZHANG et al., 2004).