Synteza kwasów tłuszczowych rozpoczyna się od acetylokoenzymu A i odpowiada z grubsza odwrotnej ścieżce ich degradacji, w syntezie kwasów tłuszczowych do wyjściowego acetylokoenzymu A dodaje się szereg fragmentów wodorowęglanów.
Synteza kwasów tłuszczowych jest całkowicie cytoplazmatyczna (tzn. enzymy katalizujące tę syntezę znajdują się w cytoplazmie). Acetylokoenzym A stosowany w cytoplazmie do syntezy kwasów tłuszczowych jest pochodzenia mitochondrialnego: niewielka część jest transportowana przez karnitynę w wyniku działania dwóch enzymów transferazy acylowej (jednego cytoplazmatycznego i jednego mitochondrialnego) oraz enzymu translokazy. koenzym A pochodzenia mitochondrialnego pozyskiwany jest specjalistyczną drogą: liaza cytrynianowa (nazwa pochodzi od pierwszego enzymu tej ścieżki).
Obecny w mitochondriach koenzym acetylu A pochodzi z glikolizy pod wpływem dehydrogenazy pirogronianowej; Acetylokoenzym A ulega działaniu enzymu syntazy cytrynianowej: enzym ten katalizuje powstawanie cytrynianu w reakcji acetylokoenzymu A ze szczawiooctanem. cyklu Krebsa) może opuścić mitochondria i dotrzeć do cytoplazmy, gdzie enzym liaza cytrynianowa, zużywając energię, przekształca ją z powrotem w acetylokoenzym A i szczawiooctan. W ten sposób możliwe jest posiadanie acetylokoenzymu A dostępnego w cytoplazmie; utworzony szczawiooctan musi jednak wrócić do mitochondriów, aby był ponownie dostępny dla enzymu syntazy cytrynianowej.
Szczawiooctan jest następnie przekształcany w jabłczan w wyniku działania enzymu dehydrogenaza jabłczanowa cytoplazmatyczny (cytoplazmatyczny NADH jest zużywany): jabłczan jest przepuszczalnym metabolitem i może ponownie wejść do mitochondriów, gdzie pod wpływem enzymu dehydrogenazy mitochondrialnej jabłczanu jest ponownie przekształcany w szczawiooctan (uzyskuje się również NADH); pacjent z cytoplazmą może alternatywnie poddać się działaniu enzymu jabłczanowego, który przeprowadza dekarboksylację i odwodornienie w celu przekształcenia w pirogronian. Enzym jabłczanowy działa na NADP+ (jest podobny do dinukleotydu nikotynamidoadeninowego, ale w przeciwieństwie do tego ma grupę fosforową na drugiej grupie hydroksylowej na jednej z dwóch jednostek rybozy), dlatego w przejściu z jabłczanu do pirogronianu wytwarzany jest NADPH ( stosowanego w biosyntezie) Pirogronian wchodzi następnie do mitochondriów, gdzie jest przekształcany w szczawiooctan pod wpływem karboksylazy pirogronianowej lub w acetylokoenzym A poprzez dehydrogenazę pirogronianową.
Spójrzmy na przykład: do syntezy kwasu palmitynowego (łańcuch z szesnastoma atomami węgla) potrzeba ośmiu cząsteczek acetylokoenzymu A, ale tylko jedna z nich jest używana jako taka: siedem cząsteczek acetylokoenzymu A jest przekształcanych w malonylokoenzym A przez enzym „ karboksylaza acetylokoenzymu A (enzym ten wykorzystuje cząsteczkę CO2 i ma biotynę jako kofaktor).
Acetylokoenzym Enzym karboksylazy A może występować w prawie nieaktywnej postaci rozproszonej i aktywnej postaci agregatu (około dwudziestu jednostek); przejście od postaci rozproszonej do postaci agregatu następuje, gdy w cytoplazmie występuje „wysokie stężenie cytrynianu: cytrynian jest dodatni modulator enzymu karboksylazy acetylokoenzymu A.
Enzym karboksylazy acetylokoenzymu A ma inne modulatory dodatnie (insulina) i ujemne (glukagon, adrenalina i acylokoenzym A).
Przeanalizujemy syntezę kwasów tłuszczowych w bakterii escherichia coli, w której ta synteza zachodzi w wyniku działania siedmiu różnych białek; w komórkach eukariotycznych mechanizm, za pomocą którego zachodzi synteza kwasów tłuszczowych, jest podobny do mechanizmu bakterii, ale u eukariontów siedem enzymów odpowiedzialnych za syntezę jest pogrupowanych w dwa kompleksy wieloenzymatyczne A i B.
U bakterii siedem odrębnych genów koduje:
- ACP (acylowe białko nośnikowe);
- transacetylaza ACP-acetylowa;
- transacetylaza ACP.malonylowa;
- syntaza β-keto-acylo-ACP (enzym kondensujący);
- reduktaza β-keto-acylo-ACP;
- dehydrataza D-p-hydroksyacylowa;
- enoil-ACP zredagowany.
U eukariontów dwa geny kodują:
Podjednostka A
AKP;
Enzym kondensacyjny
reduktaza β-keto-acylo-ACP.
Podjednostka B
transacetylaza ACP-acetylowa;
transacetylaza ACP-malonylowa;
dehydrataza D-p-hydroksyacylowa;
enoil-ACP zredagowany.
Siedem białek Escherichia coli jest ułożonych w taki sposób, że wokół niego znajduje się jedno centralne (ACP), a pozostałe sześć.
W jej działaniu enzymatycznym zaangażowane są dwie grupy sulfhydrylowe: jedna należąca do cysteiny i jedna należąca do długiego ramienia fosfopanteteiny; ACP wiąże się z substratem, który poprzez ramię fosfopanteiny wchodzi w kontakt z innymi enzymami, które w ten sposób są zdolne do wykonywania swojego działania enzymatycznego.
Koenzym A acetylu (za pomocą transacylazy acetylowej ACP) wiąże się z enzymem ACP (dokładniej z siarką cysteiny tworzącą pochodną cysteilową) i uwalniany jest koenzym A; następnie interweniuje transacylaza ACP-malonylowa, która katalizuje atak malonyl na fosfopanteinie (również w tym procesie uwalniany jest koenzym A, który był początkowo związany z malonylem).
Następny etap obejmuje syntazę β-keto-acylo ACP, która jest enzymem kondensującym: umożliwia fuzję między dwoma szkieletami; malonyl łatwo ulega dekarboksylacji i powstaje karbonyl pochodnej acetylowej cysteiny: uwalniana jest cysteina i powstaje pochodna β-keto (acetyloacetylo) fosfopantetyny.
Następnie interweniuje reduktaza β-keto-acylo-ACP, która dalej redukuje karbonyl do enzymu ACP (wodorotlenek jest tworzony przez NADPH, który jest redukowany do NADP+).
Teraz działa dehydrataza 3-hydroksy-acylo ACP (następuje odwodnienie), co prowadzi do powstania układu nienasyconego (alken).
Kolejny proces obejmuje reduktazę enoilo-ACP (przeprowadza uwodornienie: powstaje alkan i NADPH jest redukowany do NADP+).
Ostatnia faza obejmuje konwersję produktu acylowego uzyskanego z pierwszego cyklu w związek zdolny do rozpoczęcia drugiego cyklu: enzym transacylaza przenosi acyl na cysteinę, pozostawiając wolne miejsce pantetyny, które teraz będzie chciało związać inny malonyl.
W β-oksydacji cząsteczka FAD jest wykorzystywana do uzyskania nienasyconego metabolitu α-β, transenoilokoenzymu A, przez odwodornienie; w syntezie kwasów tłuszczowych zamiast tego wykorzystywana jest cząsteczka NADPH, która powoduje odwrotną reakcję.
Zazwyczaj syntetyzuje się kwasy tłuszczowe o szesnastu atomach węgla, ale można również wytwarzać kwasy tłuszczowe o osiemnastu, dwudziestu lub dwudziestu dwóch atomach węgla; kwasy tłuszczowe są następnie estryfikowane z wytworzeniem triglicerydów z aktywowanym glicerolem (tj. 3-fosforanem glicerolu). Ten ostatni można uzyskać z fosforanu dihydroksyacetonu przez działanie enzymu dehydrogenaza glicerolu fosforanu lub z glicerolu przez enzym kinaza glicerolowa.
Zsyntetyzowane kwasy tłuszczowe muszą zostać wysłane do tkanki tłuszczowej; są transportowane w krwiobiegu w postaci trójglicerydów lub częściowo jako takie, z wykorzystaniem białka transportowego, jakim jest albumina.
