Syntéza mastných kyselin

Syntéza mastných kyselin vychází z acetylkoenzymu A a odpovídá zhruba zpětné dráze jejich degradace; při syntéze mastných kyselin se do výchozího acetylkoenzymu A přidává řada fragmentů hydrogenuhličitanu
Syntéza mastných kyselin je zcela cytoplazmatická (tj. Enzymy, které tuto syntézu katalyzují, se nacházejí v cytoplazmě). Acetyl koenzym A používaný v cytoplazmě pro syntézu mastných kyselin je mitochondriálního původu: malá část je transportována karnitinem působením dvou enzymů acyltransferázy (jedna cytoplazmatická a jedna mitochondriální) a translokačního enzymu. Část acetyl koenzym A mitochondriálního původu se získává specializovanou cestou: citrát lyázy (název pochází z prvního enzymu této cesty).
Acetyl koenzym A přítomný v mitochondriích pochází z glykolýzy po působení pyruvátdehydrogenázy; Acetylkoenzym A podléhá působení enzymu citrát syntázy: tento enzym katalyzuje tvorbu citrátu reakcí acetyl koenzymu A s oxaloacetátem.Pokud je krebsův cyklus schopen uspokojit energetické potřeby, část citrátu (množství nepotřebné pro krebsův cyklus) může opustit mitochondrie a dostat se do cytoplazmy, kde enzym citrát lyázy, vydávající energii, převádí zpět na acetyl koenzym A Tímto způsobem je možné mít v cytoplazmě k dispozici acetylkoenzym A, ale vzniklý oxaloacetát musí být vrácen do mitochondrií, aby byl znovu k dispozici pro enzym citrát syntázy.
Působením enzymu se pak oxaloacetát transformuje na malát malát dehydrogenázy cytoplazmatický (spotřebovává se cytoplazmatický NADH): malát je propustný metabolit a může znovu vstoupit do mitochondrií, kde se působením enzymu mitochondriální malátdehydrogenázy přemění na oxaloacetát (získá se také NADH); cytoplazmatický pacient může alternativně podstoupit působení jablečného enzymu, který provádí dekarboxylaci a dehydrogenaci, aby byl přeměněn na pyruvát. Jablečný enzym pracuje na NADP + (je podobný nikotinamidadenindinukleotidu, ale na rozdíl od toho má na druhé hydroxylové skupině na jedné ze dvou ribózových jednotek fosforečnou skupinu), proto při přechodu z malátu do pyruvátu vzniká NADPH ( který se používá v biosyntéze) Pyruvát pak vstupuje do mitochondrií, kde je působením pyruvátkarboxylázy transformován na oxaloacetát nebo prostřednictvím pyruvátdehydrogenázy na acetylkoenzym A.
Podívejme se na příklad: k syntéze kyseliny palmitové (řetězec se šestnácti atomy uhlíku) je zapotřebí osm molekul acetylkoenzymu A, ale pouze jedna z nich se používá jako taková: sedm molekul acetylkoenzymu A se pomocí „enzymu převede na malonyl koenzym A acetyl koenzym A karboxyláza (tento enzym používá molekulu CO2 a jako kofaktor má biotin).
Enzym acetyl koenzym A karboxylázy může existovat v téměř neaktivní dispergované formě a aktivní agregační formě (asi dvacet jednotek); přechod z dispergované na agregovanou formu nastává, když je v cytoplazmě „vysoká koncentrace citrátu: citrát je pozitivní modulátor enzymu acetyl koenzymu A karboxylázy.
Enzym acetyl koenzym A karboxylázy má další pozitivní (inzulín) a negativní (glukagon, adrenalin a acyl koenzym A) modulátory.
Budeme analyzovat syntézu mastných kyselin v bakterii escherichia coli, ve které k této syntéze dochází působením sedmi odlišných proteinů; v eukaryotických buňkách je mechanismus syntézy mastných kyselin podobný mechanismu bakterií, ale v eukaryotech je sedm enzymů odpovědných za syntézu seskupeno do dvou multienzymových komplexů A a B.
U bakterií kóduje sedm odlišných genů:

1. ACP (acylový nosičový protein);
2. ACP-acetyl transacetyláza;
3. ACP.malonyl transacetyláza;
4. p-keto-acyl-ACP syntáza (kondenzující enzym);
5. p-keto-acyl-ACP reduktáza;
6. D-p-hydroxy-acyl dehydratasa;
7. enoil-ACP redigováno.

V eukaryotech kódují dva geny:

Podjednotka A.

AKT;

Kondenzační enzym

β-keto-acyl-ACP reduktáza.

Podjednotka B

ACP-acetyl transacetyláza;

ACP-malonyl transacetyláza;

D-p-hydroxy-acyl dehydratasa;

enoil-ACP redigováno.

Sedm proteinů Escherichia coli je uspořádáno tak, že existuje centrální (ACP) a dalších šest kolem něj.
Na jeho enzymatickém působení se podílejí dvě sulfhydrylové skupiny: jedna patřící do cysteinu a jedna patřící do dlouhého ramene fosfopantheteinu; ACP se váže na substrát, který je prostřednictvím ramene fosfopanthetheinu uveden do kontaktu s ostatními enzymy, které jsou tak schopny provádět své enzymatické působení.
Acetylkoenzym A (prostřednictvím ACP acetyltransacylázy) se váže na enzym ACP (přesněji na síru cysteinu tvořícího cysteylový derivát) a uvolňuje se koenzym A; poté zasahuje ACP-malonyl transacyláza, která katalyzuje útok malonyl na fosfopanthetheinu (také v tomto procesu se uvolňuje koenzym A, který byl původně vázán na malonyl).
Další krok zahrnuje β-keto-acyl ACP syntázu, což je kondenzující enzym: umožňuje fúzi mezi dvěma kostrami; malonyl je snadno dekarboxylován a vzniká karbonyl acetylového derivátu cysteinu: cystein se uvolňuje a vzniká derivát β-keto (acetyl acetyl) fosfopantethinu.
Následně zasáhne β-keto-acyl-ACP reduktáza, která redukuje karbonyl dále na ACP-enzym (hydroxid je tvořen NADPH, který je redukován na NADP +).
Nyní působí 3-hydroxyacyl ACP dehydratáza (dochází k dehydrataci), což vede ke vzniku nenasyceného systému (alkenu).
Další proces zahrnuje enoyl-ACP-reduktázu (provádí hydrogenaci: vzniká alkan a NADPH se redukuje na NADP +).
Poslední fáze zahrnuje přeměnu acylového produktu získaného z prvního cyklu na sloučeninu schopnou zahájit druhý cyklus: enzym transacyláza přenáší acyl na cystein a ponechává volné místo pantethinu, který bude nyní ochoten vázat další malonyl.
Při β-oxidaci se molekula FAD používá k získání nenasyceného a-β metabolitu trans enoyl koenzymu A dehydrogenací; při syntéze mastných kyselin se místo toho používá molekula NADPH, aby došlo k opačné reakci.
Obvykle se syntetizují mastné kyseliny se šestnácti atomy uhlíku, ale lze také vyrobit mastné kyseliny s osmnácti, dvaceti nebo dvaadvaceti atomy uhlíku; mastné kyseliny se pak esterifikují za vzniku triglyceridů s aktivovaným glycerolem (tj. glycerol-3-fosfát). Ten lze získat z dihydroxyacetonfosfátu působením enzymu glycerol fosfát dehydrogenáza nebo z glycerolu prostřednictvím enzymu glycerol kinázy.
Syntetizované mastné kyseliny musí být odeslány do tukové tkáně; jsou transportovány v krevním oběhu ve formě triglyceridů nebo částečně jako takové za použití transportního proteinu, kterým je albumin.