Ocorrência. Homem: fígado e rim Em menor quantidade no cérebro e nos fibroblastos. Fígado de rato

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1 PEROXISSOMOS

2 Histórico Catalase Urato Oxidase Thomson e Klipfel: Sedimentação diferencial não localizada nos lisossomos, mas em partículas desconhecidas Baudhuin e colaboradores: D-aminoácido oxidase De Duve Características bioquímicas + catalase de H 2 O 2 PEROXISSOMO 1954 Rhodin (MET) microcorpos Baudhuin, Beaufay e De Duve Microcorpos = Peroxissomos

3 Estrutura - maioria dos eucariontes - geralmente esférico - única membrana - diâmetro 0,2-1 µm - nº variável - matriz granular Enzimas urato-oxidase

4 Ocorrência Homem: fígado e rim Em menor quantidade no cérebro e nos fibroblastos Fígado de rato

5 Composiçã ção o Química Apresentam cerca de 40 enzimas na matriz do peroxissomo: - D-aminoácido oxidase - Acil-oxidase - L-oxidase ácida - Urato oxidase - Catalase (40%)

6 Técnicas citoquímicas para identificação de peroxissomos

7 Reação Peroxidásica ML Benzidina + H 2 O 2 Peroxidase (catalase) 2 H 2 O + O 2 Benzidina oxidada (composto insolúvel) Esfregaço Sanguíneo - Observar reação positiva nos neutrófilos (células escuras) - As hemáceas não respondem positivamente à técnica

8 Reação Peroxidásica MET DAB (diaminobenzidina) + H 2 O 2 Peroxidase (catalase) 2 H 2 O + O 2 DAB oxidada + Ósmio (composto insolúvel e elétron denso) Fígado de rato submetido à reação citoquímica para a evidenciação da catalase

9 Aspectos Funcionais 1. Degradação do H 2 O 2 2. Metabolismo de lipídios - β-oxidação de AG - Síntese de colesterol 3. Degradação do ácido úrico 4. Ciclo do ácido glioxílico 5. Fotorrespiração

10 1. Degradaçã ção o do H 2 O 2 (Fígado / Rim vertebrados) Catabolismo peroxissomal: Acil-oxidase D-aminoácido oxidase Urato oxidase H 2 O 2 ( toxicidade: oxidação de aa) Catalase (peroxidase) H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 Degrada H 2 O 2 no peroxissomo

11 2. Metabolismo de Lipídios a) β-oxidação de ácidos graxos b) Biossíntese de colesterol

12 a) β-oxidação o 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

13 β-oxidação o de ácidos graxos Reações semelhantes, cadeias enzimáticas s Peroxissomos Mitocôndrias Degradação de cadeias de ácidos graxos (AG) longas e muito longas (encurtamento de cadeias e depois são oxidadas na mitocôndria) Degradação de ácidos graxos (AG) de cadeias longas, médias e pequenas (degradação completa)

14 b) Biossíntese de Colesterol Síntese de hormônios esteróides: progesterona; estrógenos; testosterona; aldosterona. Em células c hepáticas (mamíferos) oxidaçã ção o de colesterol (no peroxissomos e no retículo) leva à produçã ção o de ácidos biliares Ocorre nos peroxissomos (maioria das enzimas) e no Retículo endoplasmático (algumas reaçõ ções)

15 Acetil-CoA (substrato inicial) Acetoacetil-Coa HMG-CoA Mevalonato Isopentenil-PP Farnesil-PP Lanosterol COLESTEROL COLESTEROL Acetil-CoA Acetoacetil-Coa HMG-CoA HMG-CoA Mevalonato Farnesil-PP Esqualeno Lanosterol COLESTEROL COLESTEROL P E R O X I S S O M O R E T Í C U L O C I T O S O L E N D O P L A S M Á T I C O Bioss Biossíntese de Colesterol ntese de Colesterol

16 3. Degradaçã ção o do Ácido Úrico Via catabólica do peroxissomo Ácido Úrico Alantoína Alantoato Uréia Amônia Urato oxidase Excretada por alguns mamíferos e répteis (alantoína) Participação de enzimas: peroxissomos, mitocôndrias e citosol A urato oxidase está ausente no homem, primatas, aves e alguns répteis excretam ácido úrico

17 4. Ciclo do Ácido Glioxílico (variante do Ciclo do Ácido cítrico ou de Krebs) Enzimas do ciclo do ácido glioxílico Converter lipídios de reserva em carboidratos Germinação da semente Sementes oleaginosas (reserva) Peroxissomos apresentam todas as enzimas do Ciclo do ácido Glioxílico Glioxissomos

18 5. Fotorrespiração (folhas de plantas com metabolismo C 3 ) Plantas com metabolismo C3 são aquelas que fixam o CO2 atmosférico por meio da Rubisco, nas células do mesofilo foliar, e esta enzima utiliza como substrato uma pentose (Ribulose 1,5 bifosfato) fixando um CO2 para produzir duas trioses-p (2x ácido-3-fosfoglicérico). - 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 C 3 Participação conjunta no processo

19 Fotorrespiração

20 Biogênese : Novikoff & Skin REL - Membrana do peroxissomo Retículo endoplasmático Liso : Lazarrow & Fujiki Peroxissomos pré-existentes Crescimento e Fissão Importação de proteínas + Transferência de fosfolipídios do RE

21 Por que os peroxissomos se dividem? - Divisão celular - Reposição de organelas - 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)

22 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 C- terminal /enzimas sintetizadas no citosol peroxissomo - PTS2: extremidade N- terminal /enzimas sintetizadas no RE peroxissomo

23 Tipos de peroxissomos Nome Ocorrência Principais enzimas Função - Algas - Isocitrato sintetase Glioxissomo - Sementes oleaginosas - Glioxilato sintetase - Ciclo do ácido glioxílico - Plantas superiores - Malato sintetase Peroxissomos de Plantas Plantas 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 - H 2 O 2 2 H 2 O + O 2

24 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

25 Síndrome cérebro-hepato-renal de Zellweger (CHRS)

26 Síndrome cérebro-hepato-renal de Zellweger (CHRS) Aparência facial característica Extrema fraqueza muscular

27 Síndrome cérebro-hepato-renal de Zellweger (CHRS) Cistos renais Calcificação nas articulações

28 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 Ácidos Graxos de cadeias muito longas no SNC, córtex da adrenal e células testiculares

29 Doença de Schilder (Adrenoleucodistrofia-ADL)

30 Doença de Schilder (Adrenoleucodistrofia-ADL) O ÓLEO DE LORENZO Uma dieta baixa em ácidos graxos de cadeia longa e a administração de óleos especiais têm se mostrado capazes de reduzir os níveis plasmáticos de ácidos graxos de cadeia longa. Esse tipo de óleo é conhecido como Óleo de Lorenzo, em homenagem ao filho do casal que descobriu o tratamento.

31 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

32 ORGANELAS CELULARES VÍDEO