Triactilglicerídeo/Fosfolípidos Estereoquímica
O glicerol é uma molécula aciral, uma vez que C2 tem dois substitutos idênticos, -CH2OH. O glicerol no corpo pode ser quimicamente convertido em triaclglicerídeos e fosfolipídios (PL) que são quirais, e que existem em uma forma enantiomérica. Como isso pode ser possível se os dois grupos CH2OH em glicerol são idênticos? Acontece que, embora estes grupos sejam estereochemicamente equivalentes, podemos diferenciá-los da seguinte forma. Orientar o glicerol com o OH em C2 apontando para a esquerda. Depois substitua o OH de C1 por OD, onde D é deutério. Agora os dois substitutos do álcool em C1 e C3 não são idênticos e a molécula resultante é quiral. Rodando a molécula de tal forma que o H em C2 aponte para trás e atribuindo prioridades aos outros substitutos em C2 como se segue: OH =1, DOCH2 =2, e CH2OH = 3, pode-se ver que a molécula resultante está na configuração S. Por isso dizemos que C1 é o carbono proS. Da mesma forma, se substituirmos o OH em C3 por OD, vamos formar o enantiómero R. Daí que C3 é o carbono proR. Isto mostra que na realidade podemos diferenciar entre os dois substitutos CH2OH idênticos. Dizemos que o glicerol não é quiral, mas sim prochiral. (Pense nisto como se a glicerina tivesse o potencial de se tornar quiral modificando um dos dois substitutos idênticos.)
Figure: Glicerol – Uma molécula prociral
Podemos relacionar a configuração do glicerol acima, (quando OH em C2 está apontando para a esquerda) com a configuração absoluta de L-gliceraldeído, um açúcar simples (um poli-hidroxialdeído ou cetona), outro derivado do glicerol 3C. Esta molécula é quiral com o OH em C2 (o único carbono quiral) apontando para a esquerda. É fácil de lembrar que qualquer açúcar L tem o OH no último carbono quiral apontando para a esquerda. O enantiómero (isómero espelho) do L-gliceraldeído é o D-gliceraldeído, no qual o OH em C2 aponta para a direita. Os bioquímicos usam L e D para a estereoquímica de lipídios, açúcar e aminoácidos, em vez da nomenclatura R,S que você usou na química orgânica. A designação estereoquímica de todos os açúcares, aminoácidos e glicerolípidos pode ser determinada a partir da configuração absoluta de L- e D-gliceraldeído.
O primeiro passo na síntese in vivo (no corpo) de derivados quirais do glicerol aciral envolve a fosforilação do OH em C3 por ATP (um fosfanidrido semelhante em estrutura ao anidrido acético, um excelente agente acetilante) para produzir a molécula quiral de glicerol fosfato. Com base na configuração absoluta do L-gliceraldeído, e usando isto para extrair glicerol (com o OH em C2 apontando para a esquerda), podemos ver que a molécula fosforilada pode ser chamada de L-glicerol-3-fosfato. Entretanto, girando esta molécula 180 graus, sem mudar a estereoquímica da molécula, nós não mudamos a molécula em tudo, mas usando a nomenclatura D/L acima, nós nomearíamos a molécula girada como D-glicerol-1-fosfato. Não podemos dar à mesma molécula dois nomes diferentes. Assim, os bioquímicos desenvolveram o sistema de numeração estereoespecífica (sn), que atribui a 1-posição de uma molécula prochiral ao grupo que ocupa a posição proS. Usando esta nomenclatura, podemos ver que a molécula quiral descrita acima, glicerol-fosfato, pode ser inequivocamente nomeada como sn-glicerol-3-fosfato. O substituto do hidroxil no carbono proR foi fosforilado.
Figure: A síntese biológica de triacilglicerídeos e ácido fosfatídico do glicerol-prochiral
A fosforilação enzimática do glicerol-prochiral sobre OH do carbono proR para formar o glicerol-3-fosfato de sn-glycerol é ilustrada no link abaixo. Como fomos capazes de diferenciar os 2 substitutentes CH2OH idênticos como contendo os carbonos proS ou proR, a enzima também pode. A enzima pode diferenciar substituintes idênticos em uma molécula prochiral se a molécula prochiral interage com a enzima em três pontos. Outro exemplo de um sistema de reação/enzima proquiral envolve a oxidação do etanol da molécula proquiral pela enzima álcool desidrogenase, na qual apenas o proR H dos 2 H’s em C2 é removido. (Discutiremos isto mais tarde.)
Figure: Como uma enzima (glicerol quinase) transfere um PO4 de ATP para o proR CH2OH de glicerol na formação de triactilgliceróis quirais e ácido fosfatídico.
