Sintesi di acidi grassi dove accade, enzimi, fasi e reazioni

IL Sintesi di acidi grassi È il processo attraverso il quale vengono prodotti i componenti fondamentali dei lipidi più importanti delle cellule (acidi grassi), che partecipano a molte funzioni cellulari molto rilevanti.

Gli acidi grassi sono molecole alifatiche, cioè sono essenzialmente composte da atomi di carbonio e idrogeno uniti l'uno dall'altro più o meno lineari. Hanno un gruppo metilico a una delle loro estremità terminali e un gruppo carbossilico acido nell'altra, per il quale sono chiamati "acidi grassi".

Riepilogo della sintesi di acidi grassi (fonte: mefista.Org/licenze/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

I lipidi sono molecole utilizzate da diversi sistemi biosintetici cellulari per la formazione di altre molecole più complesse come:

• fosfolipidi a membrana
• trigliceridi per lo stoccaggio di energia e
• Le ancore di alcune molecole speciali si trovano sulla superficie di molti tipi di cellule (eucarioti e prokaryote)

Questi composti possono esistere come molecole lineari (con tutti gli atomi di carbonio saturi di molecole di idrogeno), ma possono anche essere osservati quelli della catena lineare e con alcune saturazioni, cioè con doppi legami tra i suoi atomi di carbonio.

Gli acidi grassi saturi possono anche trovare catene ramificate, la cui struttura è un po 'più complessa.

Le caratteristiche molecolari degli acidi grassi sono cruciali per la loro funzione, poiché molti dipendono dalle proprietà fisico -chimiche delle molecole che sono formate da queste, in particolare il loro punto di fusione, il loro grado di imballaggio e la loro capacità di formazione di Bicapas.

Pertanto, la sintesi degli acidi grassi è una questione estremamente regolata, poiché è una serie di eventi sequenziali critici per la cellula da molti punti di vista.

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Dove accade la sintesi di acidi grassi?

Nella maggior parte degli organismi viventi la sintesi di acidi grassi si verifica nel compartimento citosolico, mentre la loro degradazione si verifica principalmente tra citosol e mitocondri.

Il processo dipende dall'energia contenuta nei legami ATP, dalla potenza di riduzione della NADPH (solitamente derivata dalla via del Penny Fosfato), al cofattore a biotina, ioni bicarbonati (HCO3-) e ioni di manganese.

Negli animali mammiferi gli organi principali della sintesi di acidi grassi sono il fegato, i reni, il cervello, i polmoni, le ghiandole mammarie e il tessuto adiposo.

Il substrato immediato della sintesi di novo Di acidi grassi è acetil-CoA e il prodotto finale è una molecola di palmitato.

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L'acetil-CoA deriva direttamente dalla trasformazione di intermediari glcolitici, motivo per cui una dieta ricca di carboidrati promuove la sintesi di lipidi (lipogenesi) ergo, anche anche degli acidi grassi.

Enzimi che partecipano

L'acetil-CoA è il blocco di sintesi a due carbonio utilizzato per la formazione di acidi grassi, poiché molte di queste molecole sono unite consecutivamente a una molecola malonil-CoA, formata dalla carbossilazione di un acetil-CoA.

Il primo enzima del percorso, e uno dei più importanti dal punto di vista della sua regolazione, è quella persona responsabile della carbossilazione di acetil-CoA, nota come acetil-CoA carbossilasi (ACC), che è un complesso enzimatica formato da 4 proteine ​​e usa la biotina come cofattore.

Tuttavia, e nonostante il fatto che ci siano differenze strutturali tra specie diverse, l'acido grasso enzimatico sintasi è quello responsabile delle principali reazioni biosintetiche.

Questo enzima è, in realtà, un complesso enzimatico composto da monomeri che hanno le 7 diverse attività enzimatiche, che sono necessarie per l'allungamento dell'acido grasso nella "nascita".

Le 7 attività di questo enzima possono essere elencate come segue:

- ACP: Proteina del trasportatore del gruppo Acilo

- Acetil-CoA-ACP Transacetilasa (A)

- β-cetoacil-ACP sintasi (KS)

- Malonil-CoA-ACP Transferase (MT)

- β-cethoacil-ACP reduttasi (KR)

- β-idrossiacil-ACP deidratasi (HD)

- ENOIL-ACP Redtase (ER)

In alcuni organismi come i batteri, ad esempio, il complesso di acidi grassi sintasi è formato da proteine ​​indipendenti che sono associate tra loro, ma sono codificate da geni diversi (sistema di acidi grassi sintasi di tipo II).

Syntesa di acido grasso del lievito (fonte: xiong e., Lomakin, i.B., Steitz, t.A. / Dominio pubblico, via Wikimedia Commons)

Tuttavia, in molti eucarioti e alcuni batteri, il multienzima contiene diverse attività catalitiche che sono separate in diversi domini funzionali, in uno o più polipeptidi, ma che possono essere codificati dallo stesso gene (sistema di acido grasso sintasi di tipo I).

Fasi e reazioni

La maggior parte degli studi condotti rispetto alla sintesi di acidi grassi coinvolgono i risultati fatti nel modello batterico, tuttavia i meccanismi di sintesi di organismi eucariotici sono stati studiati anche con una certa profondità.

È importante ricordare che il sistema di acido acido grasso di tipo II è caratterizzato dal fatto che tutti gli intermediari acilici grassi si uniscano covalentemente a una proteina acida di piccole dimensioni nota come proteina di trasporto acil (ACP), che li trasporta da un enzima al successivo.

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Negli eucarioti, al contrario, l'attività ACP fa parte della stessa molecola, comprendendo che l'enzima stesso ha un posto speciale per l'unione degli intermediari e il loro trasporto attraverso i diversi domini catalitici.

L'unione tra la proteina o la porzione ACP e il grasso Acil.

1. Inizialmente l'enzima acetil-CoA carbossilasi (ACC) è responsabile della catalizzazione del primo passo di "impegno" nella sintesi di acidi grassi che, come menzionato, implica la carbossilazione di una molecola di acetil-CoA per formare l'intermediario di 3 atomi di carbonio noti per il carbonio noto come malonil-coa.

Il complesso di acidi grassi sintasi riceve gruppi di acetil e malonil, che devono riempire correttamente i siti di "Tiol" di questo.

Questo inizialmente si svolge per il trasferimento di acetil-CoA al gruppo cisteína sh nel β-zo-beacile-ACP sintasi, reazione catalizzata da acetil-CoA-ACP Transacetilas.

Il gruppo malonilico viene trasferito da malonil-CoA al gruppo SH della proteina ACP, un evento mediato dall'enzima transferasi malonil-CoA-ACP, formando malonil-ACP.

2. L'inizio dell'allungamento dell'acido grasso alla nascita consiste nella condensazione dell'ACP di malonil con una molecola di acetil-COA, una reazione diretta da un enzima con attività β-cethoacil-ACP sintasi. In questa reazione, si forma acetoacetil-ACP e viene rilasciata una molecola di CO2.
3. Le reazioni di allungamento si verificano in cicli in cui vengono aggiunti 2 atomi di carbonio contemporaneamente, che ogni ciclo è costituito da una condensa, una riduzione, una disidratazione e un secondo evento di riduzione:

- Condensa: i gruppi di acetil e malonil sono condensati per formare acetoacetil-ACP

- Riduzione del gruppo carbonilico: il gruppo di carbonil di carbonio 3 dell'acetoacetil-ACP è ridotto, formando d-β-idrossibuteril-ACP, catalizzata da β-cetoacil-ACP-reduttasi, che NADPH utilizza come donatore elettronico.

- Disidratazione: gli idrogeni tra i carboni 2 e 3 della molecola precedente vengono rimossi, formando un doppio legame che termina con la produzione del trans-∆2-butenoil-acp. La reazione è catalizzata dalla β-idrossiacil-ACP deidratasi.

- Riduzione del doppio collegamento: il doppio legame di trans-∆2-butenoil-ACP è ridotto a forma di butiril-ACP dall'azione della rabbia-ACP reduttasi, che NADPH utilizza anche come agente riducente.

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Per continuare con l'allungamento, una nuova molecola malonilica deve unirsi alla porzione ACP del complesso di acido grasso sintasi e inizia con la condensa di questo con il gruppo butiral formato nel primo ciclo di sintesi.

Struttura del palmitato (Fonte: EDGAR181 / DOMANIO PUBBLICO, VIA WIKIMEDIA COMMONNI)

In ogni fase di allungamento una nuova molecola malonil-coa viene utilizzata per far crescere la catena in 2 atomi di carbonio e queste reazioni vengono ripetute fino a quando non viene raggiunta la lunghezza appropriata (16 atomi di carbonio), dopo di che un acido grasso a piena grasso della tioestesi enzimatica tioestesi mediante idratazione.

Il palmitato può essere successivamente elaborato da diversi tipi di enzimi che modificano le loro caratteristiche chimiche, ovvero possono introdurre insaturazione, prolungare la loro lunghezza, ecc.

Regolamento

Come molte rotte biosintetiche o di degradazione, la sintesi degli acidi grassi è regolata da diversi fattori:

- Dipende dalla presenza di ioni bicarbonati (HCO3-), di vitamina B (biotina) e acetil-CoA (durante il passaggio iniziale del percorso, il che implica la carbossilazione di una molecola acetil-CoA mediante un intermediario carboniere di biotina formare malonil-coa).

- È un percorso che si verifica in risposta alle caratteristiche dell'energia cellulare, perché quando vi è una quantità sufficiente di "combustibile metabolico", l'eccesso viene convertito in acidi grassi che sono immagazzinati per l'ossidazione successiva in momenti di deficit energetico.

In termini di regolazione dell'enzima carbossilasi acetil-CoA, che rappresenta la fase limitante dell'intero percorso, questo è inibito dal Palmitail-CoA, il prodotto principale della sintesi.

Il suo attivatore toostale, d'altra parte, è il citrato, che dirige il metabolismo dall'ossidazione alla sua sintesi per la conservazione.

Quando aumentano le concentrazioni mitocondriali di acetil-COA e ATP, il citrato viene trasportato in citosol, dove è così precursore per la sintesi citosolica acetil-COA e un segnale di attivazione alcalista per acetil-CoA carbossilasi.

Questo enzima può anche essere regolato dalla fosforilazione, evento sparato dall'azione ormonale del glucagone e dell'epinefrina.

Riferimenti

1. McGenity, t., Van der Meer, J. R., & De lorenzo, v. (2010). Manuale di idrocarburi e microbiologia lipidica (P. 4716). K. N. Timmis (ed.). Berlino: Springer.
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