PEROXISSOMOPEROXISSOMOSS

Docente: Profa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo Docente: Profa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo OliveiraOliveiraColaboração: Ana Carolina Borella Anhê / Priscila Colaboração: Ana Carolina Borella Anhê / Priscila Pasqüetto MendonçaPasqüetto Mendonça

HistóricoHistórico→ 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 DuveCaracterísticas bioquímicas + catalase de H2O2

PEROXISSOMO

→ 1954 Rhodin (MET) microcorpos

Baudhuin, Beaufay e De Duve

Microcorpos = Peroxissomos

EstruturEstruturaa

- maioria dos eucariontes- geralmente esférico- única membrana- diâmetro 0,2 - 1 µm

- nº variável- matriz granular

Enzimas urato-oxidase

Composição Composição QuímicaQuímicaApresentam 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

MOBenzidina

+H2O2

Peroxidase

(catalase)

2 H2O

+O2

Benzidina oxidadaBenzidina oxidada(composto insolúvel)

“Esfregaço Sanguíneo”- Observar reação positiva nos neutrófilos (células escuras)- As hemáceas não respondem positivamente à técnica

METDAB

(diamino-benzidina

)+

H2O2

Peroxidase

(catalase)

2 H2O

+O2

DAB oxidada + Ósmio(composto insolúvel e

elétron denso)

Reação Peroxidásica

Fígado de Rato

Aspectos Aspectos FuncionaisFuncionais1. 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 Degradação do HH22OO22

(Fígado / Rim vertebrados)(Fígado / Rim vertebrados)

H2O2 2 H2O + O2

catalase

Formam:H2O2

(↑ toxicidade: oxidação de aa)

Acil-oxidaseD-aminoácido oxidaseUrato oxidase

Degrada H2O2 no peroxissomo

1. Degradação do H1. Degradação do H22OO22

Fígado de rato submetido à reação imunocitoquímica para a evidenciação da

catalase

2. Metabolismo de 2. Metabolismo de LipídiosLipídiosa) β-Oxidação de ácidos graxos

b) Biossíntese de colesterol

a) a) -Oxidação de ácidos -Oxidação de ácidos graxosgraxos- Microrganismos eucariontes (leveduras/fungos):

Peroxissomo (responsável por toda a degradação)

- Células vegetais: peroxissomos (predominantemente) e mitocôndrias (indícios)

- Células animais: Peroxissomos e mitocôndrias

Peroxissomos

Degradação de cadeias de ácidos

graxos (AG) longas e muito longas

(encurtamento)

Mitocôndrias

Degradação de ácidos graxos (AG) de cadeias longas, médias e pequenas

(degradação completa)

-Oxidação de ácidos graxos-Oxidação de ácidos graxosReações semelhantes, cadeias enzimáticas s

b) Biossíntese de b) Biossíntese de ColesterolColesterol → → Síntese de hormônios esteróides: Síntese de hormônios esteróides:

progesterona; estrógenos; progesterona; estrógenos; testosterona; aldosterona.testosterona; aldosterona. → → Em células hepáticas (mamíferos) Em células hepáticas (mamíferos) → oxidação de colesterol (no oxidação de colesterol (no peroxissomos e no retículo) leva à peroxissomos e no retículo) leva à produção de ácidos biliaresprodução de ácidos biliares

Ocorre nos peroxissomos Ocorre nos peroxissomos (maioria das enzimas)(maioria das enzimas) e e

no Retículo no Retículo endoplasmático endoplasmático

(algumas reações)(algumas reações)

Acetil-CoA(substrato inicial)

Acetoacetil-Coa

HMG-CoA

Mevalonato

Isopentenil-PP

Farnesil-PP

Lanosterol

COLESTEROLCOLESTEROL

Acetil-CoA

Acetoacetil-Coa

HMG-CoA

HMG-CoA

Mevalonato

Farnesil-PP

Esqualeno

Lanosterol

COLESTEROLCOLESTEROL

PEROXISSOMO

RETÍCULO

CITOSOL

ENDOPLASMÁTICO

Biossíntese de ColesterolBiossíntese de Colesterol

3. Degradação do Ácido 3. Degradação do Ácido ÚricoÚrico

Ácido Úrico

Alantoína

Alantoato

Uréia

Amônia

Urato oxidaseExcretada por alguns mamíferos e répteis (alantoína)Participação de enzimas: peroxissomos, mitocôndrias e citossol

A urato oxidase está ausente no homem, primatas, aves e alguns répteis → excretam

ácido úrico

Sementes oleaginosas

Peroxissomos apresentam todas as enzimas do Ciclo do ácido

Glioxílico

Glioxissomos

4. Ciclo do Ácido Glioxílico (variante do Ciclo do Ácido cítrico ou de Krebs)

Converter lipídios de reserva em carboidratos

Enzimas do ciclo do ácido glioxílico

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)

- 1964: Novikoff & Skin RE- 1985: Lazarrow & Fujiki Peroxissomos pré-existentes

Biogênese

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: autofagiaAutofagia de peroxis-

somos de hepatócito de rato tratado temporariamente com dieta contendo dietilhexilftalato (DEHP)

Transferência de peroxissomos para as células filhas de Saccharomyces cerevisiae.

- Não possuem DNA proteínas da matriz e da membrana: citosol (genoma nuclear)- Importação PTSs (Sinais de Endereçamento aos Peroxissomos) Receptores (membrana dos peroxissomos)

Importação de proteínas

Seqüências sinais: - PTS1:

extremidade C-terminal /enzimas

sintetizadas no citosol

peroxissomo

- PTS2: extremidade N-

terminal /enzimas

sintetizadas no RE

peroxissomo

Tipos de peroxissomos

Nome Ocorrência Principais enzimas Função

Glioxissomo- Algas- Sementes oleaginosas- Plantas superiores

- Isocitrato sintetase- Glioxilato sintetase- Malato sintetase

- Ciclo do ácido glioxílico

Peroxissomos de

PlantasPlantas com Fotorrespiração

- Ácido glicólico oxidase

- Fotorrespiração- β-oxidação de AG

Peroxissomos de

Animais

Principalmente fígado e rim de vertebrados

- Urato-oxidase- Catalase- D-aminoácido oxidase

- β-oxidação de AG- Síntese de colesterol- H2O2 → 2 H2O + O2

Defeito na importação de proteínas

“peroxissomos vazios”

- Graves anomalias no cérebro, rim e fígado- Maioria das crianças morrem no 1º ano

Doenças peroxissomais

Grupo 1 defeito generalizado na biogênese dos peroxissomos

Síndrome cérebro-hepato-renal de Zellweger (CHRS)

Síndrome cérebro-hepato-renal de Zellweger (CHRS)

Síndrome cérebro-hepato-renal de Zellweger (CHRS)

Extrema fraqueza muscularAparência facial característica

Síndrome cérebro-hepato-renal de Zellweger (CHRS)

Calcificação nas articulações

Cistos renais

Grupo 2 defeito em uma simples enzima peroxissomal

- 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)

Doenças peroxissomais

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