Lipogenéza je hlavná metabolická cesta, ktorými sú mastné kyseliny s dlhým reťazcom syntetizuje zo sacharidov spotrebovanej v nadbytku v potrave. Tieto mastné kyseliny sa môžu inkorporovať do triglyceridov prostredníctvom ich esterifikácie na molekuly glycerolu.
Za normálnych podmienok sa lipogenéza vyskytuje v pečeni a tukovom tkanive a považuje sa za jeden z hlavných prispievateľov k udržiavaniu homeostázy triglyceridov v krvnom sére.
Štruktúra ľudskej syntázy mastných kyselín (FASN) (Zdroj: Emw
prostredníctvom
Wikimedia Commons)
Triglyceridy sú hlavným zásobníkom energie v tele a energia v nich obsiahnutá sa extrahuje procesom známym ako lipolýza, ktorý na rozdiel od lipogenézy spočíva v separácii a uvoľnení molekúl glycerolu a mastných kyselín do krvného obehu.
Uvoľnený glycerol slúži ako substrát pre glukoneogénnu cestu a mastné kyseliny môžu byť transportované do iných kompartmentov komplexovaných so sérovým albumínom.
Tieto mastné kyseliny sú absorbované takmer všetkými tkanivami okrem mozgu a erytrocytov, potom sú znovu esterifikované na triacylglyceroly, aby boli oxidované ako palivo alebo uložené ako energetická rezerva.
Diéty s vysokým obsahom tuku sú hlavnou príčinou obezity, pretože sa musí ukladať nadbytočné kalórie a tukové tkanivo sa musí rozširovať tak, aby vyhovovalo prebytočným požívaným lipidom a tým, ktoré sú endogénne syntetizované.
Funkcie a funkcie
Napríklad v ľudskom tele mastné kyseliny vznikajú buď z biosyntetických procesov z acetyl-CoA alebo ako produkt hydrolytického spracovania tukov a membránových fosfolipidov.
Mnoho cicavcov nie je schopných syntetizovať niektoré mastné kyseliny, čo robí tieto základné zložky ich stravy.
Hlavnou funkciou lipogenézy je ukladanie energie vo forme tukov (lipidov), ktoré sa vyskytujú pri konzumácii väčšieho množstva uhľohydrátov, ako telo potrebuje, dokonca aj pri prekročení hepatálnych úložných kapacít glykogénu.
Lipidy syntetizované touto cestou sa ukladajú do bieleho tukového tkaniva, ktoré je hlavným miestom ukladania lipidov v tele.
Lipogenéza sa vyskytuje vo všetkých bunkách tela, tukové tkanivá a pečeň sú však hlavnými miestami syntézy. Táto dráha sa vyskytuje v bunkovej cytoplazme, zatiaľ čo oxidácia mastných kyselín sa vyskytuje v mitochondriálnych kompartmentoch.
Po lipogenéze a následnej syntéze triglyceridov nasleduje syntéza a sekrécia lipoproteínových častíc s veľmi nízkou hustotou, ktoré sú známe ako častice VLDL (lipoproteín s veľmi nízkou hustotou), ktoré sú schopné preniknúť do krvného obehu.
Častice VLDL aj triglyceridy sa môžu hydrolyzovať v kapilárách mimo-pečeňových tkanív, hlavne v svalových a tukových tkanivách, aby sa uvoľnila alebo uložila energia.
reakcie
Tok atómov uhlíka z glukózy prítomnej v uhľohydrátoch do mastných kyselín je modulovaný lipogenézou a zahŕňa rad perfektne koordinovaných enzymatických reakcií.
1-Glykolytická dráha v cytozole buniek je zodpovedná za spracovanie glukózy, ktorá vstupuje z krvného riečišťa za vzniku pyruvátu, ktorý sa premieňa na acetyl-CoA, ktorý je schopný vstúpiť do Krebsovho cyklu v mitochondriách, kde sa vytvára citrát. ,
2-Prvý krok lipogénnej dráhy spočíva v premene citrátu, ktorý opúšťa mitochondrie na acetyl-CoA pôsobením enzýmu známeho ako ATP-citrát lyáza (ACLY).
3-Výsledný acetyl-CoA je karboxylovaný za vzniku malonyl-CoA, reakcia katalyzovaná acetyl-CoA karboxylázou (ACACA).
4 - Tretia reakcia je reakcia, ktorá ukladá obmedzujúci krok celej cesty, to znamená, najpomalšia reakcia, a spočíva v premene malonyl-CoA na palmitáciu enzýmom syntázy mastných kyselín (FAS).
5-Iné následné reakcie pomáhajú premieňať palmitát na iné komplexnejšie mastné kyseliny, palmitát je však hlavným produktom de novo lipogenézy.
Syntéza mastných kyselín
Syntéza mastných kyselín u cicavcov začína komplexom syntázy mastných kyselín (FAS), multifunkčným a multimérnym komplexom v cytosole, ktorý syntetizuje palmitát (nasýtená 16-uhlíková mastná kyselina). Ako už bolo uvedené, pre túto reakciu sa používa malonyl-CoA ako donor uhlíka a NADPH ako kofaktor.
FAS homodimérne podjednotky katalyzujú syntézu a predĺženie mastných kyselín o dva atómy uhlíka naraz. Tieto podjednotky majú šesť rôznych enzymatických aktivít: acetyltransferáza, B-ketoacylsyntáza, malonyltransferáza, B-ketoacyl reduktáza, B-hydroxyacyldehydratáza a enoyl reduktáza.
Rôzne členy rodiny proteínov predlžujúcich mastné kyseliny s veľmi dlhým reťazcom (Elovl) sú zodpovedné za predlžovanie mastných kyselín produkovaných FAS. Po prúde sú ďalšie enzýmy zodpovedné za zavedenie dvojitých väzieb (desaturácia) do reťazcov mastných kyselín.
predpis
Početné patofyziologické podmienky súvisia s chybnou reguláciou lipogénnej dráhy, pretože jej nepravidelnosti narušujú homeostázu lipidov v tele.
Strava bohatá na uhľohydráty aktivuje lipogenézu pečene, ukázalo sa však, že nejde iba o príjem uhľohydrátov, ale aj o typ uhľohydrátov.
Experimentálne údaje napríklad ukazujú, že jednoduché cukry, ako napríklad fruktóza, majú pri aktivácii lipogenézy pečene oveľa účinnejšie účinky ako iné komplexnejšie uhľohydráty.
Glukolytický metabolizmus glukózy predstavuje veľký zdroj uhlíka pre syntézu mastných kyselín.
Glukóza tiež indukuje expresiu enzýmov zapojených do lipogénnej dráhy pomocou proteínov, ktoré viažu uhľohydrátové reakčné prvky.
Hladiny glukózy v krvi tiež stimulujú expresiu týchto enzýmov stimuláciou uvoľňovania inzulínu a inhibíciou uvoľňovania glukagónu v pankrease. Tento účinok je kontrolovaný prostredníctvom proteínu viažuciho regulačný prvok sterolu 1 (SREBP-1) v pečeňových bunkách a adipocytoch.
Iné regulačné cesty majú veľa spoločného s endokrinným systémom a rôznymi hormónmi nepriamo súvisiacimi s expresiou mnohých lipogénnych enzýmov.
Referencie
- Ameer, F., Scandiuzzi, L., Hasnain, S., Kalbacher, H. & Zaidi, N. (2014). De novo lipogenéza v zdraví a chorobách. Metabolizmus, 0–7.
- Lodhi, IJ, Wei, X. a Semenkovich, CF (2011). Lipoexpediencia: de novo lipogenéza ako prenášač metabolického signálu. Trends in Endocrinology & Metabolism, 22 (1), 1-8.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biochemistry (3. vydanie). San Francisco, Kalifornia: Pearson.
- Nelson, DL, a Cox, MM (2009). Lehningerove princípy biochémie. Vydania Omega (5. vydanie).
- Samuel, VT (2011). Lipogenéza indukovaná fruktózou: od cukru po tuk až po inzulínovú rezistenciu. Trends in Endocrinology & Metabolism, 22 (2), 60–65.
- Scherer, T., Hare, JO, Diggs-andrews, K., Schweiger, M., Cheng, B., Lindtner, C.,… Buettner, C. (2011). Inzulín mozgu reguluje lipolýzu tukového tkaniva a lipogenézu. Cell Metabolism, 13 (2), 183-194.
- Schutz, Y. (2004). Tukový tuk, lipogenéza a energetická rovnováha. Physiology & Behavior, 83, 557 - 564.
- Strable, MS a Ntambi, JM (2010). Genetická kontrola de novo lipogenézy: úloha pri obezite vyvolanej stravou. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology, 45 (3), 199-214.
- Zaidi, N., Lupien, L., Kuemmerle, NB, Kinlaw, WB, Swinnen, J. V, & Smans, K. (2013). Lipogenéza a lipolýza: Cesty využívané rakovinovými bunkami na získavanie mastných kyselín mastných kyselín. Progress in Lipid Research, 52 (4), 585 - 589.