EVOLUÇÃO DA GLICÓLISE E SUAS ENZIMAS.

A glicólise é uma sequência metabólica composta por um conjunto de dez reações catalisadas por enzimas livres no citosol, produzindo duas moléculas de piruvato, duas moléculas de ATP e dois equivalentes reduzidos de NADH+, que serão introduzidos na fermentação láctica ou alcoólica (anaeróbia ou aeróbia) ou na cadeia respiratória (após passar pelo ciclo de Krebs em eucariotos).

Um modelo para a origem da vida em um ambiente redox, pH e gradiente de temperatura em um respiradouro hidrotermal submarino alcalino (Russell & Hall, 1997 & Russell et al, 2003). O termo RNA (e eventualmente RNP e DNA) são usados para enfatizar que nenhuma evolução de ácido nucleico é possível sem um suporte geoquímico, biogeoquímica e, finalmente, bioquímica para fornecer um fluxo constante de concentrações adequadas de precursores polimerizáveis (por exemplo, nucleotídeos ) e assim apoiar qualquer tipo de replicação.

A glicólise é um processo fundamental para os seres vivos e um dos mais antigos na escala evolucionária – sua função é permitir a obtenção de energia armazenada na glicose (C6H12O6). A partir da fragmentação desta molécula de açúcar obtém-se duas moléculas de ácido pirúvico, e  desta, energia em forma de adenosina trifosfato (ATP) para executar funções celulares básicas.

O sistema enzimático da glicólise é praticamente universal, e ocorre no citosol, segundo uma sequência ordenada das reações bioquímicas.

Nos organismos aeróbios, a glicólise constitui a etapa inicial da degradação da glicose, designando o início da respiração celular (seguido do ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa). Nos organismos anaeróbios – filogeneticamente mais antigos – e em alguns organismos aeróbios (sob certas circunstâncias), a glicólise é prosseguida por um outro processo mais primitivo, em escala evolucionária: a fermentação. Mas mesmo a fermentação é uma característica derivada quando comparada com vias metabólicas para produção de energia que são mais antigas, como a quimiosmose que atua a partir de gradientes de prótons.

Os organismos primitivos originaram-se em uma terra com condições geoquímicas distintas das atuais, com uma atmosfera que – via de regra – carecia de O2 e, por isto, a glicólise é considerada um mecanismo biológico primitivo para obtenção de energia a partir de moléculas orgânicas, e que está presente em todas as formas de vida atuais.

No curso da evolução, a química dessa sequência de reações foi amplamente conservada, mostrando que as enzimas glicolíticas dos vertebrados são intimamente similares, na sequência genéticas, de aminoácidos e na estrutura tridimensional a seus homólogos nas leveduras.

As enzimas que fazem parte da via da glicólise são amplamente distribuídas em bactérias e eucariotas. O grupo das archaeas muitas vezes exploram outras enzimas para essas reações (Siebers et al, 1998 & de Vos et al, 1998). Homólogos de enzimas glicolíticas estão presentes em todos os três domínios. Embora archaeas sejam filogeneticamente mais próximas aos eucariotos, as enzimas Fosfogluco-kinase, Enolase e Piruvato kinase tem seus homólogos arcaicos filogeneticamente mais próximos as bactérias (procariotos) do que com os eucariotos (Canback et al, 2002).

A glicólise difere entre diferentes espécies em detalhes de sua regulação e no destino metabólico subsequente do piruvato formado. Os princípios termodinâmicos e os tipos de mecanismos regulatórios que governam a glicólise são comuns a todas as rotas de metabolismo celular.

Em termos gerais, a glicólise surgiu em uma condição anaeróbica, produzindo duas moléculas de ATP para cada molécula de glicose convertida em lactato. Nesta via anaeróbia existe uma consequente produção e consumo de Dinucleotídio de nicotinamida e adenina (NADH). Este NADH é formado pela enzima gliceroldeído desidrogenase e é usado por outra enzima, a lactato desidrogenase para reduzir o piruvato em lactato. Duas moléculas de lactato são produzidas para cada molécula de glicose metabolizada seguindo uma equação química:

Glicose + 2Pi + 2ADP → 2Lactato + 2ATP +2H2O

ou, de forma mais detalhada

C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi → 2CH3 COCO + 2NADH + 2ATP + 2H2O + 2H+

Neste processo em que a glicose encabeça uma fermentação, o piruvato é o aceitador terminal de elétrons na fermentação de ácido láctico. Em seres humanos, quando não há oxigênio suficiente nas células musculares para a oxidação de piruvato e NADH produzido na glicólise aeróbia, o NAD+ é regenerado a partir de NADH por redução do piruvato e forma o ácido láctico: sentido por nós em situações onde há cãibra. Neste caso, o piruvato é convertido em ácido láctico pela enzima lactato desidrogenase e o resultado final é uma fermentação anaeróbica, ou fermentação láctica.

Na glicólise aeróbica ocorre a quebra da glicose usando o oxigênio (oxidativa), formando resultantes como o CO2 e H2O. Na via aeróbica pode ocorrer a fermentação alcoólica ou – em eucariotos- a respiração celular (ciclo de Krebs + Fosforilação oxidativa ambas ocorrem nas mitocôndrias).

Existe apenas uma diferença entre glicólise anaeróbica e glicólise aeróbia: na via que usa o oxigênio, o ácido lático não se acumula. De fato, a maior parte do precursor do ácido lático – o ácido pirúvico – é desviado para o sistema aeróbio, após a ressíntese de ATP. Durante o processo, então, 1mol de glicose oxidada transforma-se em 2 mols de ácido pirúvico liberando energia suficiente para a ressíntese de 3 moles de ATP.

O sistema aeróbio utiliza carboidratos, gorduras e proteínas como fonte de energia e produz somente o CO2 e água como produto final. Esse sistema tem capacidade ilimitada de produzir ATP, sua complexidade e necessidade por constante suprimento de O2 é o que limita a produção de ATP.

Esquema da Glicólise e Fermentação Láctica e Alcoólica.

No corpo humano, a medida que cresce a intensidade do esforço físico, aumenta a liberação de insulina que se liga ao seu receptor na membrana das células fazendo com que aumente a translocação do GLUT4 (transportador de glicose). Através desta molécula, a glicose é transportada para o interior da célula iniciando uma série de reações que dependem, principalmente da atividade da enzima fosfofruto-quinase (PFK).

A molécula de glicose sofre inúmeras reações até se transformar em ácido pirúvico, gerando 2 ATPs e 2 NADH.

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Detalhando a via Glicolítica

A via da fermentação láctica ou alcoólica dependem inicialmente da glicólise, que inicialmente – na evolução – era anaeróbia.

Enzimas glicolíticas e da fermentação

Sendo assim, a via glicolítica da fermentação alcoólica segue exatamente a mesma via enzimática que fermentação láctica. Isto significa que os 10 primeiros passos executados na glicólise da fermentação láctica (anaeróbia) são os mesmos encontradas na fermentação alcoólica (aeróbica).

A diferença está na última enzima da glicólise da fermentação láctica – lactato desidrogenase (LDH) – que é substituída por duas enzimas na fermentação alcoólica (aeróbia). Estas duas enzimas – piruvato descarboxilase e desidrogenase alcoólica –  convertem o ácido pirúvico em CO2 e etanol.

Sendo assim as enzimas participante de ambos os processos são: 1) Glucokinase/Hexokinase, 2) Fosfogluco-isomerase (GPI), 3) Fosfofructose-kinase (PFK), 4) Di-Fosfofructo-aldolase (FBA), 5) Triose fosfato-isomerase (TPI), 6) Gliceraldeido 3-fosfato Desidrogenase (GAPDH), 7) Fosfogluco-kinase (PGK), 8) Fosfogluco-mutase, 9) Enolase e 10) Piruvato kinase (PK). Conforme pode ser visto no esquema acima.

Considerando que na fermentação láctica a enzima 11) é a Lactato Desidrogenase (LDH) e na fermentação alcoólica a enzima 11) é a Piruvato descarboxilase e a 12) e Desidrogenase alcoólica.

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Evolução da via glicolítica

A célula ancestral universal de todas as formas de vida certamente possuía DNA e RNA polimerase, um conjunto de fatores de tradução acessórios como a EF-Tu e EF-G que estão presentes em todos os procariontes (Poole et al, 1998, 1999), além da versão ancestral da ATPase do tipo F1-F0 (Gogarten et al, 1989).

Embora bactérias e archaeas tenham muitas características similares no que diz respeito ao processamento da informação genética (Woese, 2002), fazem muitas coisas fundamentalmente diferentes quanto seu metabolismo central.

A decomposição da glicose em piruvato na via glicolítica é universal entre eucariotas, mas não entre procariotas. Se olharmos entre genomas procarióticos as enzimas glicolíticas que também ocorrem em eucariotas, veremos um alto grau de homologia evolutiva e um amplo espectro do genoma das eubactérias. Entretanto, muitos dos genes homólogos correspondentes estão faltando em arqueobactérias. Essa observação pode parecer intrigante para alguns (Canback et al, 2002), mas é facilmente compreensível por dois fatores muito simples: em primeiro lugar, embora as arqueobactérias possuam vias de glicose para piruvato há várias vias alternativas que envolvem diferentes passos enzimáticos.

A via glicolítica modificada faz uso do ADP – em vez de ATP – e usa diferentes enzimas que não se encontram presentes na glicólise tradicional (Daniel & Danson 1995, Schonheit & Schafer 1995, Selig et al, 1997). Isto inclui uma GPDH-oxidoredutase em lugar dos passos catalisados ​​pela enzima GAPD e PGK. Além disto, a via não requer os passos enzimáticos catalisados ​​por GPI, PFK, FBA ou TPI. A via da glicólise bacteriana não-fosforilada compartilha apenas dois passos enzimáticos comuns com a glicólise tradicional (Selig et al, 1997): aqueles catalisados ​​por enolase (Hannaert et al, 2000) e piruvato quinase (Schramm et al, 2000).

Outro ponto é que várias arqueobacterias possuem vias glicolíticas completas, mas formam etapas que utilizam enzimas totalmente diferentes que não estão relacionadas com os homólogos familiares encontrados em eubactéria ou em eucariotas (Schonheit & Schafer, 1995; Selig et al, 1997). Estas incluem a hexoquinase dependente de ADP (em vez de ATP) sem similaridade de sequência com a versão enzimática bacteriana (Ito et al, 2001); a enzima PFK dependente de ADP que carece de similaridade de sequência com a PFK eucarióta ou eubacteriana, mas está relacionada com a enzima GK dependente de ADP das próprias arquebactérias (Tuininga et al, 1999); a aldolase que não compartilha qualquer similaridade de sequência com qualquer uma das enzimas eubacterianas típicas (Siebers et al, 2001); e a TPI que compartilha apenas uma similaridade de sequência de aminoácidos residuais (20%) com a sua versão eubacteriana (Kohlhoff et al, 1996).

A questão então é: o que o ancestral universal possuía na sua via glicolítica para formar o piruvato, e de onde veio a glicose em primeiro lugar?

Parte dessas questões é respondida: a via glicolítica que faz parte da fermentação é derivada, considerando que a primeira via de produção de ATP não-enzimática foi estabelecida na quimiosmose (gradiente de prótons) supostamente em uma fonte hidrotermal alcalina onde a química pré-biotica e o LUCA se consolidou (embora haja linhas de pesquisa distintas que podem propor modelos alternativos). A segunda questão é mais complexa de responder, pois trata-se de uma rede, e apesar de atualmente termos conhecimento da homologia presente nos grupos biológicos, ainda é difícil traçar o caminho exato pela qual ela foi se estabelecendo ao longo dos primeiros milhões de anos de evolução após a origem da vida. Embora ainda não seja possível traçar um perfil mais preciso da passagem da quimiosmose para a glicólise (ou uma via pré-glicolítica) algumas pesquisas dão algumas pistas mais precisas e interessantes sobre a evolução da glicólise e processos que a modulam.

O estudo das filogenias de várias enzimas do metabolismo de carboidratos em plantas superiores, como o GAPDH (Martin & Cerff, 1986, Martin et al, 1993) no contexto de seus homólogos em eubactéria e arquebactérias analisando não só a via glicolítica completa, mas o ciclo de Calvin, a gliconeogênese, a via de fosfato-pentose oxidativa, o ciclo de glioxilato, o ciclo de ácido cítrico (Martin & Herrmann 1998; Henze et al, 2001 Schnarrenberger & Martin, 2002) e com protistas amitocondriados trouxe muitos dados evolucionários importantes e lançou luz sobre a evolução inicial da vida.

Para cada enzima glicolítica (exceto a enolase) (Hannaert et al, 2000), a mesma observação foi feita com enzimas eucariotas, sendo mais semelhantes em seus homólogos eubacterianos do que aos seus homólogos arqueobacterianos, e em muitos casos – como visto acima – as arqueobactérias nem sequer possuem uma enzima homóloga.

Padrões globais de similaridade entre as enzimas das vias glicolíticas em eucariotas e as correspondentes enzimas de vários genomas eubacterianos e arqueobacterianos completamente sequenciados. As sequências de aminoácidos eucarióticos foram comparadas com todos os peptídeos do genoma correspondente com Blast gapped (Altschul et al, 1997), a porcentagem de identidade de aminoácidos a partir do alinhamento por pares para a melhor correspondência que foi registada e codificada por cores. Apenas essas combinações foram contadas como alinhadas com mais de 100 aminoácidos ou mais. Note-se que as sequências eucarióticas são muito mais semelhantes aos seus homólogos eubacterianos.

Zillig (1991) argumentou que os eucariotos adquiriram suas características eubacterianas – incluindo a biossíntese lipídica e alguns de seus genes glicolíticos – de um simbionte eubacteriano; porque acreditava que a Giardia sp era primitivamente amitocondrial, e invocou um doador eubacteriano que era distinto da mitocôndria. Hoje é bem claro que Giardia sp de fato possuía uma mitocôndria (Hashimoto et al, 1998, Roger et al, 1998, Tachezy et al, 2001) e que a perdeu evolutivamente, ou seja, Zilling acertou.

Mas a evolução da via glicolítica não depende exclusivamente das enzimas e dos genes que a compõem. Um fato importante é a regulação destes genes e como passaram por períodos de anaerobiose e posteriormente de aerobiose, certamente tais fatores moldaram a evolução desta via.

A hipóxia (baixa concentração de oxigênio) é um regulador forte e geralmente positivo da expressão gênica (D’Angio e Finkelstein, 2000, Prabhakar, 2001Semenza, 2001) podendo ser um fator importante de pressões seletivas operando ao longo de milhões de anos para conservar funções biológicas essenciais que foram adquiridas durante a evolução.

Vias anaeróbicas bioenergéticas como a glicólise foram estabelecidas como os primeiros geradores de energia e, finalmente, tornaram-se integradas a vias oxidativas.

Pelo menos 8 dos 12 genes que codificam as enzimas glicolíticas são funcionalmente distintos e coordenados por condições de hipoxia em células de mamíferos (Webster, 1987Webster et al, 1990; Webster e Murphy, 1988). A regulação envolve contribuições de pelo menos quatro caminhos moleculares separados, alguns dos quais podem ter sido conservados por 4 bilhões de anos de evolução, que remontam à origem da vida.

A via glicolítica mostra – em termos de custo benefício, ou, saldo energético – que as 12 enzimas catalisam a fermentação anaeróbica da glicose em ácido láctico, gerando 3 mols de ATP por unidade é de uma ordem de grandeza menos eficiente do que o metabolismo oxidativo, onde 32 moles de ATP são gerados por 2 ou 3 moles de glicose, dependendo se a glicose ou glicogênio é o substrato. Existem numerosos moduladores moleculares do fluxo glicolítico e um dele – o mais famoso – foi descoberto em 1860 por Louis Pasteur (Pasteur, 1861).

Pasteur mostrou que o oxigênio inibe a fermentação e que o consumo de glicose é inversamente proporcional à disponibilidade de oxigênio, ou seja: a via glicolítica é positivamente regulada pela hipóxia.

Pasteur fez uma observação atordoante que se tornou universalmente conhecida como o “efeito Pasteur”. Então, uma vez que o oxigênio é um potente e antigo regulador do fluxo glicolítico, ele também pode ser um regulador da expressão de genes enzimáticos glicolíticos.

A conservação notável de enzimas como a PK (piruvato quinase) e LDH (lactato desidrogenase, da fermentação láctica) e sua forte homologia com levedura ou humanos indicam que tais enzimas glicolíticas estavam entre as primeiras vias enzimáticas a surgir, permitindo que os organismos primitivos utilizassem carboidratos simples como reservas de energia e liberassem energia acoplando a decomposição aos fosfatos de alta energia (Fothergill-Gilmore e Michels, 1993Romano e Conway, 1996). Embora os aspectos estruturais e funcionais dos genes e proteínas da enzima glicolítica tenham sido fortemente conservados, há uma segunda característica intrigante dos genes da enzima glicolítica: a acumulação aparentemente seletiva de pseudogenes – em mamíferos, especialmente em roedores.

Pesquisas têm indicado que o maior número de pseudogenes de PK e LDH, bem como das enzimas GAPDH, aldolase, triosefosfato isomerase, fosfoglicerato quinase e enolase sugerem que o efeito pode ser comum a toda a via dos genes: e ainda não se sabe por que e nem como isso ocorreu.

Como é sabido, a vida apareceu pela primeira vez na terra no período inicial conhecido como o Pré-Cambriano, dividido em: Hadeano, Arqueano, Paleoproterozoico, Mesoproterozoico e Neoproterozoico. Os fósseis mais antigos incluem bactérias e outros microrganismos que datam de cerca de 3,8 bilhões de anos atrás ou mais (como sugere recentes achados).

As enzimas glicolíticas são evidentes já no período Arqueano – surgindo cerca de 2 bilhões de anos antes das espécies precisarem do oxigênio – e quase 4 bilhões de anos antes das vias glicolíticas atuais (Gebbia et al, 1997Kelly & Adams, 1994Peak et al, 1994 ).

A seleção natural trabalhando na biomassa em expansão ao longo do tempo geológico-evolucionário produziu níveis cada vez mais altos de sofisticação (embora esta não seja uma regra) e diversidade biológica dentro dos reinos anaeróbios. De fato, estudos moleculares feitos sobre espécies com características primitivas, tais como a archaebacteria e as bactérias de enxofre termofílicas, indicam padrões complexos de expressão gênica sob anoxia (ausência de oxigênio). Isto inclui a regulação da expressão de genes de vias bioenergéticas por enxofre e fósforo (Brunner et al, 1998Fardeau et al, 1996Friedrich, 1998Janssen e Morgan, 1992Kelly e Adams, 1994).

O oxigênio substituiu o enxofre como o aceptor de elétrons terminal do catabolismo de carboidratos e pode simultaneamente ter parasitado algumas características moleculares da regulação ao longo de bilhões de anos.

Numerosos aspectos das archaebacterias e dos mecanismos de regulação genética bacteriana foram conservados e elaborados em animais superiores, enquanto outros, incluindo operons bacteriano (genes controlados coordenadamente que são expressos apenas em um RNA mensageiro), foram amplamente substituídos. O rearranjo desses operons ligados a vias glicolíticas procariotas primitivas e seus genes de enzimas não-ligados aos cromossomos eucarióticos requer a segregação paralela como explicação, ou multiplicação e/ou inserção de elementos reguladores com fatores trans-proteicos atuando para permitir a função coordenada da via (Alefounder & Perham, 1989Barnell et al, 1990Gebbia et al, 1997).

Como sabemos, o período Arqueano também se caracteriza pelo que seria uma atmosfera extremamente tóxica para as formas de vida atuais, como o metano, nitrogênio e amoníaco como componentes principais (Kasting, 1993; Papagiannis, 1984).

Períodos geológicos do Pré-Cambriano

A diversidade atual representa mais de 2 bilhões de evolução anaeróbia gerando complexos grupos microbianos obrigatórios, incluindo não só as Archaebacteria, mas cianobactérias e flagelados unicelulares. Estudos sobre os descendentes atuais destes microrganismos, em particular as archaeas hipertermofílicas anaeróbias obrigatórias indicam que possuem sistemas complexos de vias bioenergéticas (Fardeau et al, 1996Janssen e Morgan, 1992Kelly e Adams, 1994Ma et al, 1995).

As primeiras enzimas glicolíticas no período Arqueano contribuíram principalmente com o anabolismo, com funções gliconeogênicas (Conway, 1992Romano e Conway, 1996. Selig et al, 1997), catabólicas sendo adquirida posteriormente como as Kinases utilizando ATP, ADP ou pirofosfato como transporte de fosfato (Romano e Conway, 1996). Existem algumas características únicas da glicólise da era Arqueana; por exemplo, a catálise das reações pelas enzimas gluco-kinase e fosfofrutoquinase (PFK) em espécies como a T. tenax dependem do ADP e do pirofosfato como co-fatores. Isto permite que estas etapas chave sejam funcionalmente reversíveis, permitindo a gliconeogênese assim como a glicólise – uma característica não-possível nas vias bacterianas e eucarióticas posteriores (Mertens, 1991Siebers et al, 1998van der Oost et al, 1998). Existem evidências para a evolução divergente e convergente de genes glicolíticos, mas não para a divergência de uma única proteína glicolítica multifuncional ou agrupamento genético (Barnell et ai, 1990)

A sequência e os dados cristalográficos indica uma evolução divergente da monofosfoglicerato-mutase e difosfoglicerato mutase por exemplo, e possivelmente gliceraldeído-3-P desidrogenase e fosfoglicerato quinase que possuem respectivos ancestrais ​​comuns. Entretanto, a convergência parece ter desempenhado um papel maior no desenvolvimento de todas as outras 11 enzimas (Fothergill-Gilmore, 1986Fothergill-Gilmore e Watson, 1989). Por exemplo, não há evidência de um ancestral comum para qualquer uma das 4 kinases glicolíticas ou das 7 enzimas que se ligam a nucleotídeos, com exceção das acima mencionadas.

Acredita-se que no período “Vendiano” (que inclui as primeiras espécies que sobreviveram à explosão de oxigênio (Li et al, 1998Rasmussen et al, 2002Seilacher et al, 1998) os organismos fizeram a ponte entre o fim do período Pré-Cambriano tardio e os primeiros períodos Cambrianos representando os ancestrais da maioria – senão de todos – os eucariotas vivos atualmente.

Estimativas da biomassa total da terra em função do tempo. O gráfico é apenas uma representação qualitativa porque não é possível estabelecer ou extrapolar níveis precisos de biomassa Pré-Cambriana a partir de registros paleontológicos.

As evidências de Ediacara encontradas no sudeste da Austrália, na costa Russa e em Terra Nova, Canadá são exemplos fósseis (Fig. 6) que representam a transição para organismos eucariotos incluem esponjas, hidra, algas filamentosas e fungos. As estimativas do início do período Vendiano variam de aproximadamente 800 milhões e 1 bilhão de anos.

Eucariotas multicelulares de crescente complexidade desenvolveram-se durante este período e expandiram-se rapidamente nos períodos Devoniano (entre 416 e 359 milhões de anos), Carbonífero (entre 359 e 299 milhões de anos) e Permiano (entre 290 e 248.2 milhões de anos).

O vale de Rhynie (Escócia) é uma das fontes mais ricas de depósitos Devonianos (Fig. 8), com extensas evidências fósseis de plantas superiores que datam muito antes do período, voltando ao Vendiano – 800 milhões de anos. Neste local encontra-se fungos, e organismos cujos genes de enzimas glicolíticas de plantas superiores possuem íntrons (sequências intervenientes de DNA que não codificam qualquer parte da proteína e que separa as sequências codificantes, chamadas de éxons), elementos de controle TATA-box e sítios reguladores da transcrição; ao contrário dos eucariotas e procariontes anteriores, onde todos os genes das enzimas glicolíticas estão fisicamente separados e espalhados aparentemente aleatoriamente ao redor do genoma, principalmente em cromossomos separados, o que representa requisitos mecânicos adicionais para a regulação coordenada (Webster e Murphy, 1988).

As análises do sistema radicular do milho (uma monocotíledonea cujo nome científico é Zea mays) conduzem à primeira identificação de elementos de DNA que respondem a hipoxia via promotores de genes de enzimas glicolíticas. Os sistemas radiculares de muitas plantas superiores penetram profundamente exigindo uma fisiologia para a anaerobiose em terras encharcadas onde as células, particularmente nas pontas das raízes, se adaptaram à anoxia. A exposição de células de raiz de milho a estas condições resulta na indução de aproximadamente 20 proteínas, consideradas polipeptídeos anaeróbios (Dennis et al, 1988Dolferus et al, 1994Olive et al, 1991). Muitas destas proteínas são enzimas envolvidas no metabolismo dos hidratos de carbono glicolítico ou fermentativo e incluem duas desidrogenases de álcool, glucose-fosfato isomerase, aldolase e lactato desidrogenase.

É possível que haja fortes paralelos entre esta via reguladora com a regulação da piruvato kinase específica de mamífero para a atividade múscular e genes de enolase (Discher et al, 1998Webster et al, 2001). Estes representam os primeiros exemplos de elementos de resposta à hipóxia que controlam diretamente genes de enzimas glicolíticas individuais. Eles também podem fornecer uma pista sobre como os elementos de resposta à hipóxia foram selecionados a partir de outras vias de resposta ao estresse de regulação, incluindo temperatura e osmolaridade, ambos os quais apresentaram-se significativamente como pressões de seleção evolucionária.

Sob esta perspectiva, não está claro exatamente como ou quando a regulação coordenada foi adquirida por animais superiores, mas existem várias características interessantes que podem representar marcos de desenvolvimento.

A capacidade de modular a expressão do gene da enzima glicolítica em resposta à tensão de oxigênio provavelmente transmitiu vantagens seletivas significativas para as formas de vida em muitos e diferentes estágios da evolução.

A glicólise é um processo fundamental para a perpetuação das espécies, em todos os domínios da vida, e sendo ela quase universal (salvo as exceções, moldadas por forças evolucionárias) fornece evidências de sua origem e quais elementos atuam modulando a atividade enzimática.

Victor Rossetti

Palavras chave: NetNature, Rossetti, Origem da Vida, Glicose, Glicólise, Gliconeogenese, Fermentação Láctica, Fermentação Alcoólica, Enzimas Glicolíticas, Glucokinase/Hexokinase, Fosfogluco-isomerase, Fosfofructose-kinase, Di-Fosfofructo-aldolase, Triose fosfato-isomerase, Gliceraldeido 3-fosfato Desidrogenase, Fosfogluco-kinase, Fosfogluco-mutase, Enolase, Piruvato kinase, Lactato Desidrogenase, Piruvato Descarboxilase, Desidrogenase alcoólica.

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Referências

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