1.4. Липогенез
Липогенез - биосинтез de novo жирных кислот. Липогенез протекает в цитозоле клеток печени, почек, мозга, легких, молочной железы, жировой ткани. Субстратом для синтеза служит ацетил-КоА. Внутримитохондриальный ацетил-КоА взаимодействует с оксалоацетатом. Образовавшийся цитрат переносится в цитозоль при помощи специальной транспортной системы.
1. Карбоксилирование ацетил-КоА и образование малонил-КоА. Фермент - ацетил-КоА-карбоксилаза, содержит биотин.
СО2 + АТФ + биотин-фермент ® карбоксибиотин-фермент + АДФ + ФН
карбоксибиотин-фермент + СН3-СО-SКоА ®
® НООС-СН2-СО-S-КоА + биотин-фермент
малонил-КоА
Данная стадия является лимитирующей. Последующие стадии протекают при участии мультиферментного комплекса - синтетазы (синтазы) жирных кислот. Он состоит из 6 ферментов, связанных с ацилпереносящим белком (АПБ), и имеет две свободные HS-группы.
2. Соединение ацетил-КоА и малонил-КоА с АПБ.
3. Конденсация двух ацетильных остатков.
4. Восстановление карбонильной группы.
5. Дегидратация.
6. Гидрирование. В результате образуется бутирил-АПБ.
Далее цикл реакций повторяется. На последней стадии происходит гидролиз и освобождение АПБ.
Донором водорода в синтезе жирных кислот является НАДФ. НАДФН поставляет пентозофосфатный путь окисления глюкозы и НАДФ-зависимая малатдегидрогеназа.
Пальмитиновая кислота служит предшественником других жирных кислот организма. Удлинение углеродной цепи происходит при участии фермента элонгазы. Ненасыщенные жирные кислоты образуются из насыщенных при участии ферментов десатураз (рис. 4).
Рис. 4. Регуляция синтеза и распада жирных кислот
Переключение процессов синтеза жирных кислот на их окисление происходит при смене периода пищеварения на постабсорбтивное состояние и осуществляется с помощью регуляторных механизмов.
Важнейшее звено регуляции синтеза жирных кислот - ацетил-КоА-карбоксилаза. В период пищеварения в цитозоле увеличивается концентрация цитрата, который является переносчиком ацетильных остатков из митохондрий. Цитрат - аллостерический активатор ацетил-КоА-карбоксилазы. Ускоряется синтез малонил-КоА и, следовательно, синтез жирных кислот. Конечный продукт – пальмитил-КоА – ингибитор ацетил-КоА-карбоксилазы.
Активность ацетил-КоА-карбоксилазы регулируется глюкагоном и адреналином посредством аденилатциклазной системы. Фосфорилированная форма фермента неактивна, дефосфорилированная – активна. Эти гормоны также путем фосфорилирования переводят липазу в жировой ткани в активное состояние. Следовательно, синтез жирных кислот прекращается, а начинается мобилизация ТАГ, окисление жирных кислот и синтез кетоновых тел.
Регуляторный фермент β-окисления – ацилкарнитинтрансфераза. Его аллостерический ингибитор – малонил-КоА. В постабсорбтивный период, когда поступление ацетильных остатков из митохондрий в цитозоль прекращается, синтез малонил-КоА тоже прекращается, и активируется β-окисление. β-окисление активируется также при активном расходовании АТФ.
Скорость биосинтеза жирных кислот во многом определяется скоростью образования триглицеридов и фосфолипидов, компонентом которых они являются.