Lipidy Biosynzéza lipidů Tvorba mastných kyselin a triacylglycerolů v Tvorba mastných kyselin a triacylglycerolů představuje energeticky vysoce náročný proces lokalizovaný převážně v buňkách jater, tukové tkáně, CNS či laktující mléčné žlázy. v proces tvorby mastných kyselin je v mnoha ohledech obrácenou b-oxidací ® namísto oxidace probíhá redukce, podobně hydratace je nahrazena dehydratací. v nejde však o přesné obrácení dějů, oba procesy se v mnoha významných ohledech odlišují: Ø syntéza MK probíhá v cytoplazmě, odbourávání v matrix mitochondrií. Ø Meziprodukty syntézy MK jsou vázány na tzv. acyl carrier protein (ACP, protein přenášející acyly), meziprodukty degradace na molekulu acetyl-CoA. Ø enzymy syntézy MK jsou spojeny do multienzymového komplexu zvaného syntáza MK (FAS), enzymy degradace jsou uloženy volně v matrix. Ø řetězec mastné kyseliny se prodlužuje vždy o dva uhlíkové atomy – výchozím substrátem je Acetyl-CoA (aktivovaným donorem je Malonyl-CoA). Ø redukčním činidlem syntézy je NADPH, oxidačními činidly degradace jsou FAD a NAD+. Ø prodlužování řetězce na syntáze MK končí tvorbou palmitátu (C16), další prodlužování řetězce a tvorba nenasycených kyselin probíhá účinkem jiných enzymů v ER a v mitochondriích. • Tvorba malonyl-CoA v Vstupní látkou pro syntézu mastných kyselin je Acetyl-CoA. •1. KROK - v prvním kroku dochází za spotřeby ATP ke karboxylaci Acetyl-CoA na malonyl-CoA: • •Acetyl-CoA + ATP + HCO3– → malonyl-CoA + ADP + Pi + H+ • v Tuto reakci katalyzuje regulační enzym Acetyl-CoA-karboxyláza, jejímž kofaktorem je biotin – vitamin H čili B7 (obecně jde o kofaktor karboxyláz). v Acetyl-CoA-karboxyláza je aktivována nadbytkem citrátu v buňce a naopak inhibována nadbytkem Acetyl-CoA. v Syntéza malonyl-CoA neprobíhá na syntáze MK. Fatty Acid Biosynthesis vSyntéza malonylkoenzymu A je klíčovou reakcí, protože právěmolekuly malonylkoenzymu A jsou donory dvouuhlíkových zbytků pro prodlužování vznikající mastné kyseliny. Syntáza mastných kyselin (FAS) v Syntáza mastných kyselin u savců má strukturu homodimeru složeného ze dvou identických podjednotek. v každá podjednotka sestává ze tří domén spojených pohyblivými regiony: Ø Doména 1 – zajišťuje vstup substrátu a obsahuje kondenzační jednotku, tvořenou 2 transferázami (acetyltransferáza a malonyltransferáza) a β-ketoacylsyntázou (kondenzační enzym – CE). Ø Doména 2 – redukční jednotka – obsahuje ACP, β-ketoacylreduktázu, dehydratázu a enoylreduktázu. Ø Doména 3 – thioesteráza odštěpující palmitát z komplexu syntázy MK (FAS). v Místa vazby meziproduktů na syntázu MK představují: Ø thiolová skupina aminokyseliny cysteinu CE. Ø thiolová skupina fosfopanteteinu, který se váže na serin v ACP. •2. KROK – kondenzace Malonyl-CoA a Acetyl-ACP v v tomto kroku dochází ke kondenzaci mezi malonylem zavěšeným na ACP jedné podjednotky a acetylem na kondenzačním enzymu druhé podjednotky. v Nový acyl zůstává navázán na ACP: • •Acetyl-CE + malonyl-ACP → acetoacetyl-ACP + CE + CO2 v • • Week 4 •3. KROK - první redukce Acetoacetyl-ACP pomocí NADPH + H+ : • •Acetoacetyl-ACP + NADPH + H+ → D-3-hydroxybutyryl-ACP + NADP+ • • • • 3-oxoacyl-(acyl-carrier-protein) reductase - Wikiwand •4. KROK – Dehydratace D-3-Hydroxybutyryl-ACP na krotonyl-ACP • •D-3-Hydroxybutyryl-ACP - H2O → krotonyl-ACP • •5. KROK – (druhá) redukce Krotonyl-ACP na butyryl-ACP + NADP+ • •Krotonyl-ACP + NADPH + H+ → butyryl-ACP + NADP+ • • Lipid metabolism - презентация онлайн •6. KROK - Butyryl-ACP je hydratován enzymem palmitoyl-thioesterázou na butyrát, který se odpojuje od ACP a uvolňuje se. v Uvolněný butyrát vstupuje do dráhy znovu – jako butyryl-CoA se čtyřmi uhlíky místo acetylCoA se dvěma uhlíky – a nechá se prodloužit o další dva uhlíky. v nejdelší mastná kyselina, syntetizovatelná tímto způsobem, je palmitát (C16). • •Syntéza mastných kyselin s lichým počtem uhlíků v syntéza mastných kyselin s lichým počtem uhlíků se od výše popsaného mechanismu liší pouze použitím tříuhlíkatého propionylkoenzymu A odvozeného od tříuhlíkaté kyseliny propionové namísto dvouuhlíkatého acetylkoenzymu A na úplném začátku syntézy. Syntéza mastných kyselin s více než 16 uhlíky v Po palmitát (16C) probíhá syntéza v cytoplazmě na komplexu FAS. v v případě syntézy delších mastných kyselin se palmitát transportuje do endoplazmatického retikula, v němž jsou umístěny enzymy podobné komplexu FAS. v ty palmitát dále prodlužují. • •Odlišnosti od syntézy v cytoplazmě na komplexu FAS: v enzymy nejsou v komplexu, ale odděleně a na membráně endoplazmatického retikula. v místo ACP se používá koenzym A v regulace nezávislá na FAS v v Kromě endoplazmatického retikula a cytoplazmy probíhá syntéza mastných kyselin minoritně také v mitochondriích, podobným mechanismem jako v endoplazmatickém retikulu, pouze zdrojem uhlíku není malonylkoenzym A, ale acetylkoenzym A. v •Syntéza nenasycených mastných kyselin v Při syntéze mastných kyselin s dvojnými vazbami vzniká nejprve výše popsaným postupem příslušná mastná kyselina nasycená. v ta je transportována do endoplazmatického retikula, kde je desaturována desaturázami. v často dochází k propojování procesů elongace a desaturace. v v Desaturázy jsou spojeny s elektronovám transportním řetězcem, který zajišťuje, aby během desaturace nevznikal škodlivý peroxid vodíku. v savčí desaturázy dokáží vytvořit dvojnou vazbu nejdále devět uhlíků od koncového karboxylu. v mastné kyseliny, jejichž dvojná vazba je od karboxylu vzdálena deset a více uhlíků (kyselina linolová, kyselina linolenová) tedy není organismus schopen syntetizovat. v takové mastné kyseliny jsou esenciálními mastnými kyselinami a je třeba je přijímat v potravě. •