סינתזה של חומצות שומן

סינתזה של חומצות שומן מתחילה באצטיל קואנזים A ומתאימה בערך לנתיב ההפוך של ההתפרקות שלהן; בסינתזה של חומצות שומן מתווספות סדרת שברי ביקרבונט לאצטיל הקואנזים A.
הסינתזה של חומצות שומן היא ציטופלסמית לחלוטין (כלומר האנזימים שמזרזים סינתזה זו נמצאים בציטופלזמה). האצטיל קואנזים A המשמש בציטופלזמה לסינתזה של חומצות שומן הוא ממוצא מיטוכונדריאלי: חלק קטן מועבר דרך קרניטין, על ידי פעולתם של שני אנזימי אצטיל טרנספז (אחד ציטופלזמה ואחד מיטוכונדריאלי) ואנזים טרנסלוקז. חלק מאצטיל. קואנזים A ממוצא מיטוכונדריאלי מתקבל בדרך מיוחדת: ה ציטראט ליאז (השם נובע מהאנזים הראשון של דרך זו).
אצטיל קואנזים A הנמצא במיטוכונדריה נובע מהגליקוליזה לאחר פעולת פירובט דהידרוגנאז; אצטיל קואנזים A עובר את הפעולה של האנזים ציטראט סינתאז: אנזים זה מזרז את יצירת הציטראט על ידי התגובה של אצטיל קואנזים A עם אוקסלואצטט. אם מחזור הקרבס מסוגל לענות על צרכי האנרגיה, הוא מתחיל בציטראט (הכמות המיותרת ב מחזור הקרבס) יכול לעזוב את המיטוכונדריה ולהגיע לציטופלזמה, שם האנזים ליטראט ליאז, המפיץ אנרגיה, ממיר אותו בחזרה לאצטיל קואנזים A ואוקסלאצטט. בדרך זו ניתן לקבל את הציטופלזמה אצטיל קואנזים A; עם זאת, יש להחזיר את האקסלואצטט הנוצר למיטוכונדריה על מנת להיות זמין שוב לאנזים סינתרט סינתז.
האקסלואצטט הופך אז למלט על ידי פעולת האנזים malate dehydrogenase ציטופלזמה (בילה NADH ציטופלסמי): המלט הוא מטבוליט חדיר ויכול להיכנס מחדש למיטוכונדריה, שם, תחת פעולת האנזים המיטוכונדריאלי דהיטרוגנאז, הוא הופך מחדש לאוקסלאצטט (מתקבל גם NADH); החולה הציטופלסמי יכול, לחלופין, לעבור את פעולתו של האנזים המאלי, המבצע דקרבוקסילציה והתייבשות, ולהמירו בפירובאט. האנזים מאלי פועל על NADP + (הוא דומה לניקוטינאמיד אדנינדינוקלאוטיד אך, בניגוד לזה, יש לו קבוצה זרחנית בקבוצת ההידרוקסיל השנייה באחת משתי יחידות הריבוזות) ולכן במעבר ממאלאט לפירובט נוצר NADPH ( המשמשת לביוסינתזה) פירובייט נכנס לאחר מכן למיטוכונדריה, שם הוא הופך לאוקסלאצטט על ידי פעולת פירובט קרבוקסילאז או לאצטיל קואנזים A דרך פירובט דהידרוגנאז.
בואו נראה דוגמה: יש צורך בשמונה מולקולות של אצטיל קואנזים A לסינתזת חומצה פלמיטית (שרשרת עם שש עשרה אטומי פחמן) אך רק אחת מהן משמשת ככזו: שבע מולקולות של אצטיל קואנזים A מומרות למאלוניל קואנזים A על ידי האנזים " אצטיל קואנזים A carboxylase (אנזים זה משתמש במולקולת CO2 ויש לו ביוטין כקופקטור).
האנזים אצטיל קואנזים A carboxylase יכול להתקיים בצורה מפוזרת כמעט בלתי פעילה ובצורה מצטברת פעילה (כעשרים יחידות); המעבר מהמופזר לצורה המצטברת מתרחש כאשר בציטופלזמה יש "ריכוז גבוה של ציטראט: ציטראט הוא מאפנן חיובי של האנזים אצטיל קואנזים A carboxylase.
לאנזים אצטיל קואנזים A carboxylase יש מאפננים חיוביים אחרים (אינסולין) ושליליים (גלוקגון, אדרנלין ואציל קואנזים A).
ננתח את הסינתזה של חומצות שומן בחיידק escherichia coli בו מתרחשת סינתזה זו על ידי פעולה של שבעה חלבונים מובחנים; בתאים אוקריוטים המנגנון שבו מתבצעת סינתזה של חומצות שומן דומה לזה של חיידקים אך באיקריוטים שבעת האנזימים האחראים לסינתזה מקובצים לשני מתחמי מולטי -אנזים A ו- B.
בחיידקים שבעה גנים נפרדים מציינים:

1. ACP (חלבון נשא אצילי);
2. ACP-acetyl transacetylase;
3. ACP.malonyl transacetylase;
4. β-keto-acyl-ACP synthase (אנזים עיבוי);
5. רדוקטאז β-keto-acyl-ACP;
6. D-β-hydroxy-acyl dehydratase;
7. enoil-ACP בוצע.

באיקריוטים שני גנים מציינים:

יחידת משנה א

ACP;

אנזים עיבוי

β-keto-acyl-ACP reductase.

יחידת משנה ב

ACP-acetyl transacetylase;

ACP-malonyl transacetylase;

D-β-hydroxy-acyl dehydratase;

enoil-ACP בוצע.

שבעת החלבונים של Escherichia coli מסודרים בצורה כזו שיש אחד מרכזי (ה- ACP) וששת האחרים סביבו.
שתי קבוצות סולפידריל מעורבות בפעולה האנזימטית שלה: אחת השייכת לציסטאין ואחת השייכת לזרוע הארוכה של פוספופנטטין; ACP נקשר למצע אשר באמצעות זרוע הפוספופנתנטין, בא במגע עם האנזימים האחרים אשר מסוגלים בכך לבצע את פעולתם האנזימטית.
אצטיל קואנזים A (באמצעות ACP אצטיל טרנסצילאז) נקשר לאנזים ACP (ליתר דיוק לגופרית הציסטאין היוצר הנגזרת הציסטיל) והקואנזים A משתחרר; ACP-malonyl transacylase מתערב אז מה שמזרז את ההתקפה של malonyl על phosphopanthetheine (גם בתהליך זה משתחרר קואנזים A אשר נקשר בתחילה למלוניל).
השלב הבא כולל סינתאז β-keto-acyl ACP שהוא אנזים מתעבות: הוא מאפשר התמזגות בין שני השלדים; malonyl הוא decarboxylated בקלות ונוצר קרבוניל של ציסטאין נגזרת אצטיל: ציסטאין משתחרר ונוצר נגזרת β-keto (אצטיל אצטיל) פוספופנטטין.
לאחר מכן, רדוקטאז β-keto-acyl-ACP מתערב מה שמפחית את הקרבוניל עוד יותר לאנזים ACP (הידרוקסיד נוצר על ידי NADPH אשר מצטמצם ל- NADP +).
כעת, 3-hydroxy-acyl ACP dehydratase פועל (התייבשות מתרחשת) מה שמוביל להיווצרות מערכת בלתי רוויה (אלקן).
התהליך הבא כולל את enoyl-ACP-reductase (הוא מבצע הידרוגנציה: האלקן נוצר ו- NADPH מצטמצם ל- NADP +).
השלב האחרון כולל את הפיכת המוצר האסיל המתקבל מהמחזור הראשון לתרכובת המסוגלת להתחיל מחזור שני: האנזים טרנסצילאז מעביר את האסיל אל הציסטאין ומשאיר את אתר הפנטתין הפנוי, שכעת יהיה מוכן לקשור אחר מלוניל.
בחמצון β משתמשים במולקולה של FAD לצורך קבלת האנזים A של מטבוליט α-β טרנס אנויל A על ידי התייבשות; בסינתזה של חומצות שומן, במקום זאת, משתמשים במולקולה של NADPH כדי לגרום לתגובה ההפוכה להתרחש.
בדרך כלל מסונתזים חומצות שומן עם שש עשרה אטומי פחמן, אך ניתן לייצר גם חומצות שומן עם שמונה עשרה, עשרים או עשרים ושניים אטומי פחמן; חומצות השומן מאוחרות לאחר מכן ליצירת טריגליצרידים עם גליצרול מופעל (כלומר גליצרול 3-פוספט). את האחרון ניתן להשיג מפוספט דיהידרוקסי אצטון על ידי פעולת האנזים גליצרול פוספט דהידרוגנאז או מגליצרול באמצעות האנזים גליצרול קינאז.
יש לשלוח את חומצות השומן המסונתזות לרקמת השומן; הם מועברים בזרם הדם בצורה של טריגליצרידים או, בחלקם ככזה, בעזרת חלבון טרנספורטר שהוא אלבומין.