Zsírsavak bioszintézise

Bevezetés

A zsírok szervezetünk számára nélkülözhetetlen anyagok. Anyagcseréjében, morfológiai és strukturális felépítésében egyaránt szerepet játszanak. Feladatuk többek között az energiaraktározás, hőszigetelés, mechanikai védelem nem fehérje jellegű hormonok (szteroidok) kiindulási anyagai.

A zsírok kémiai definíciója szerint a glicerin zsírsavakkal alkotott észtere. A zsírsavak szintézise NADPH és Acetil - KoA igényes. A NADPH a pentózfoszfát-út reakcióiból (G6PD; 6-foszfoglukonát dehidrogenáz) ill. a ,,malát enzim" által katalizált reakcióból származik.

Acetil-csoport transzportja

1. Ábra Az ábra a citrát-szintáz enzim által katalizált reakciót mutatja, minek során az acetil-KoA citrát formájában szállíthatóvá válik a mitokondrium membránján keresztül a citoplazmába.

Étkezések után (jóllakott állapotban) a felvett glükóz egy része glikogén formájában raktározódik el, míg más része a glikolízis folyamatában piruváttá, majd acetil-KoA-vá alakul.

Az acetil-KoA az a biológiailag fontos molekula ami képes zsírsavvá alakulni. A zsírsavak bioszintézise a sejt citoplazmájában zajlik, így az Acetil-Koa-nak ki kell jutnia a mitokondriumból. Ez viszont több okból sem lehetséges ilyen formában, így egy kerülő úton citráttá alakulva történik meg az Acetil-csoport transzportja. A reakcióban oxálacetát illetve maga az Ac-KoA vesz részt és a ,,citrát-szintáz" nevű enzim katalizálja. A keletkezett termék citráttranszporteren keresztül ki jut az intermembrán térbe, majd a mitokondrium külső membránján át a sejtplazmába.

2. Ábra ATP-citrát-liáz enzim által katalizált reakció, minek során az Acetil-csoport felszabadul.

A következő lépésben fel kell szabadítani a citrátból az Acetil-csoportot. Ehhez az ,,ATP-citrát-liáz" nevű enzimre van szükség. A reakció 1 ATP-t és 1 KoA belépését igényli. Termékek: Acetil-Koa + Oxálacetát. Utóbbi a ,,malát dehidrogenáz" enzimmel maláttá alakul és visszajut a mitokondriumba. Minden egyes Acetil-KoA kihozatala 1 ATP-be kerül.

A zsírsav szintézise

A citoplazmába kijutott Acetil-KoA első lépésként CO2 felvételével karboxilálódik és Malonil-KoA-vá alakul. A reakciót az anyagcserefolyamat sebességének meghatározó enzime a ,,Acetil-KoA-karboxiláz" végzi.

A folyamat ATP-t használ. Utóbbi reakció a zsírsav-szintézis elköteleződő lépése, ha ez végbement, akkor a teljes folyamat lejátszódik.

A bioszintézis a FAS1 (Fatty acid synthase 1) enzimkomplexen történik, ami egy hét alegységből álló rendszer, mely dimer formájában van jelen. A komplexek egyik tagjához kapcsolt növekvő zsírsavlánc a másik komplex enzimeinek segítségével redukálódik. Így egyszerre két zsírsavlánc növekedhet párhuzamosan. A komplex egyik polipeptid-láncához, a kondenzáló enzimhez hozzákapcsolódik (tioészter kötéssel) a citoszólba került Acetil - csoport, KoA felszabadulásával. A vele szemben elhelyezkedő enzimrendszeren lévő acil-carrier protein (ACP) alegységhez, pedig a malonil-KoA kapcsolódik (szintén tioészter kötéssel). Előbbit az acetil-transzaciláz, utóbbit a malonil-transzaciláz enzim katalizálja.

1.Lépés: Az ACP alegységen elhelyezkedő Malonil-ACP és az Acetil-csoport kondenzációja. A reakciót maga a kondenzáló enzim, a ,,β-ketoacil-ACP-szintáz" végzi. A folyamat során CO2 szabadul fel és β-Ketoacil-ACP keletkezik.

2.Lépés: A termék ,,β-ketoacil-ACP-reduktáz" enzim segítségével, NADPH felhasználásával redukálódik, és β-hidroxiacil-ACP keletkezik.

3. Lépés: A következő reakciót a ,,β-hidroxiacil-ACP-dehidratáz" enzim végzi. Víz kilépésével, transz kettős kötésű enoil-ACP keletkezik.

4. Lépés: Újabb redukció. Az ,,enoil-ACP-reduktáz" segítségével újabb hidrogéneket vesz fel a NADPH-ról, így keletkezik egy Acil-ACP.

Ebben a reakcióban keletkeződött Acil-ACP már két C atommal hosszabb, mint a kiindulási anyagunk. Ezt követően az acil-csoport visszakerül az első komplex kondenzáló enzimére, a második komplex ACP-je pedig újabb malonilcsoport-ot tud felvenni. A ciklus újra indulhat, csak a malonil-csoporthoz már két C lánccal hosszabb egység fog kapcsolódni. A körforgás mindaddig folytatódik, míg a zsírsavlánc el nem éri a 16C-atomos állapotot (palmitinsav), majd leválik a komplexről.

Zsírsavak további sorsa

Mivel nem csak palmitinsavra van szükségünk, így a levált termék továbbalakulhat az endoplazmás retikulumban és a mitokondriumban:

Elongáció: 16C atomnál hosszabb zsírsavak szintézise.
Deszaturáció: Kettős kötések létrejöttével telítettlen zsírsavak szintetizálódnak.

Források

2016-2017, PTE ÁOK Biokémiai és Orvosi Kémiai Intézet - Minimumegyenletek megoldásokkal a „Biokémia” és „Orvosi Biokémia” tantárgyak vizsgáihoz

2004, Ádám Veronika - Biokémia