Lipogeneze yra pagrindinis metabolizmo kelias, pagal kurį riebalų rūgštys yra ilgos grandinės sintetinamas iš sunaudotų perteklius dietos angliavandenių. Šios riebalų rūgštys gali būti įterpiamos į trigliceridus per jų esterinimą į glicerolio molekules.
Normaliomis sąlygomis lipogenezė vyksta kepenyse ir riebaliniame audinyje ir yra laikoma viena iš pagrindinių palaikančių trigliceridų homeostazę kraujo serume.
Žmogaus riebalų rūgščių sintazės (FASN) struktūra (Šaltinis: Emw
per
Wikimedia Commons)
Trigliceridai yra pagrindinis kūno energijos rezervuaras, o juose esanti energija išgaunama dėl proceso, vadinamo lipolize, kuris, priešingai nei lipogenezė, susideda iš glicerolio ir riebalų rūgščių molekulių atskyrimo ir išleidimo į kraują.
Išleistas glicerolis yra substratas gliukoneogeniniam keliui, o riebiosios rūgštys gali būti gabenamos į kitus skyrius, susidedančius iš serumo albumino.
Šios riebalų rūgštys yra sunaudojamos beveik visuose audiniuose, išskyrus smegenis ir eritrocitus, tada vėl esterinamos į triacilglicerolius, kad būtų oksiduojamos kaip kuras arba kaupiamos kaip energijos atsargos.
Didelio riebumo dietos yra pagrindinė nutukimo priežastis, nes reikia sukaupti kalorijų perteklių, o riebalinis audinys turi išsiplėsti, kad būtų patenkinti tiek suvartojamų lipidų perteklius, tiek tie, kurie yra sintetinami endogeniniu būdu.
Savybės ir funkcijos
Pvz., Žmogaus organizme riebiosios rūgštys atsiranda dėl biosintetinių procesų, susijusių su acetil-CoA, arba kaip riebalų ir membranų fosfolipidų hidrolizinio perdirbimo produktas.
Daugelis žinduolių nesugeba susintetinti kai kurių riebalų rūgščių, todėl šie maisto produktai yra pagrindiniai komponentai.
Pagrindinė lipogenezės funkcija yra susijusi su energijos kaupimu riebalų (lipidų) pavidalu, atsirandančiu suvartojant didesnį angliavandenių kiekį nei reikia kūnui, net viršijant kepenų glikogeno talpą.
Tokiu būdu susintetinti lipidai yra kaupiami baltajame riebaliniame audinyje - pagrindinėje lipidų kaupimosi vietoje.
Lipogenezė vyksta visose kūno ląstelėse, tačiau riebaliniai audiniai ir kepenys yra pagrindinės sintezės vietos. Šis kelias vyksta ląstelių citoplazmoje, o riebalų rūgščių oksidacija vyksta mitochondrijų skyriuose.
Po lipogenezės ir paskesnės trigliceridų sintezės seka ir sekretuojamos labai mažo tankio lipoproteinų dalelės, žinomos kaip VLDL (labai mažo tankio lipoproteinų) dalelės, galinčios patekti į kraują.
Tiek VLDL dalelės, tiek trigliceridai gali būti hidrolizuojami extra-kepenų audinių kapiliaruose, daugiausia raumenų ir riebaliniuose audiniuose, kad būtų galima išlaisvinti ar kaupti energiją.
Reakcijos
Anglies atomų srautą iš gliukozės, esančios angliavandeniuose, į riebalų rūgštis keičia lipogenezė ir apima nepriekaištingai suderintų fermentinių reakcijų serija.
1 -Glikolitinis kelias ląstelių citozolyje yra atsakingas už gliukozės, patenkančios iš kraujotakos, perdirbimą, siekiant gauti piruvatą, paverčiamą acetil-CoA, galinčiu patekti į Krebso ciklą mitochondrijose, kur susidaro citratas. .
2 - Pirmasis lipogeninio kelio žingsnis yra citrato, kuris palieka mitochondrijas, pavertimas acetil-CoA veikiant fermentui, žinomam kaip ATP-citrato lizazė (ACLY).
3-Gautas acetil-CoA karboksilinamas, kad susidarytų malonil-CoA - reakcija, katalizuojama acetil-CoA karboksilazės (ACACA).
4-Trečioji reakcija yra reakcija, kuria nustatomas viso maršruto ribojantis žingsnis, tai yra, lėčiausia reakcija, ir kurią sudaro malonil-CoA pavertimas palmitatu riebalų rūgščių sintazės (FAS) fermento pagalba.
5-Kitos pasrovės reakcijos padeda paversti palmitatą kitomis sudėtingesnėmis riebalų rūgštimis, tačiau palmitatas yra pagrindinis de novo lipogenezės produktas.
Riebalų rūgščių sintezė
Riebalų rūgščių sintezė žinduoliuose prasideda nuo riebalų rūgščių sintazės komplekso (FAS) - daugiafunkcinio ir multimerinio komplekso citozolyje, kuris sintetina palmitatą (sočiųjų 16 anglies riebalų rūgšties). Šiai reakcijai jis, kaip jau minėta, naudoja malonil-CoA kaip anglies donorą, o NADPH - kaip kofaktorių.
FAS homodimerio subvienetai katalizuoja riebalų rūgščių sintezę ir pailgėjimą dviem anglies atomais vienu metu. Šie subvienetai turi šešis skirtingus fermentinius aktyvumus: acetiltransferazę, B-ketoacilo sintazę, malonilo transferazę, B-ketoacilo reduktazę, B-hidroksiacildehidratazę ir enoilo reduktazę.
Skirtingi labai ilgos grandinės riebalų rūgščių pailgėjimo baltymų (Elovl) šeimos nariai yra atsakingi už riebalų rūgščių, kurias gamina FAS, pailgėjimą. Pasroviui yra kiti fermentai, atsakingi už dvigubų jungčių įvedimą (desaturaciją) riebalų rūgščių grandinėse.
Reglamentas
Neteisingas lipogeninio kelio reguliavimas susijęs su daugybe patofiziologinių sąlygų, nes pažeidimai jame nutraukia kūno lipidų homeostazę.
Dieta, kurioje gausu angliavandenių, suaktyvina kepenų lipogenezę, tačiau įrodyta, kad tai ne tik suvartojamų angliavandenių kiekis, bet ir angliavandenių rūšis.
Eksperimentiniai duomenys rodo, kad, pavyzdžiui, paprasti cukrūs, tokie kaip fruktozė, suaktyvina kepenų lipogenezę daug stipriau nei kiti sudėtingesni angliavandeniai.
Gliukolitinis gliukozės metabolizmas yra puikus anglies šaltinis riebalų rūgščių sintezei.
Gliukozė taip pat skatina baltymų, jungiančių angliavandenių reakcijos elementus, lipogeniniame kelyje dalyvaujančių fermentų ekspresiją.
Gliukozės kiekis kraujyje taip pat skatina šių fermentų ekspresiją, stimuliuodamas insulino išsiskyrimą ir slopindamas gliukagono išsiskyrimą kasoje. Šis poveikis kontroliuojamas per steriną reguliuojančius elementus, jungiančius baltymą 1 (SREBP-1) kepenų ląstelėse ir adipocituose.
Kiti reguliavimo būdai turi daug bendro su endokrinine sistema ir skirtingais hormonais, netiesiogiai susijusiais su daugelio lipogeninių fermentų ekspresija.
Nuorodos
- Ameer, F., Scandiuzzi, L., Hasnain, S., Kalbacher, H., ir Zaidi, N. (2014). De novo lipogenezė sveikatos ir ligų srityje. Metabolizmas, 0–7.
- Lodžis, IJ, Wei, X. ir Semenkovičius, CF (2011). Lipoefektyvumas: de novo lipogenezė kaip metabolinio signalo siųstuvas. Endokrinologijos ir metabolizmo tendencijos, 22 (1), 1–8.
- Mathews, C., van Holde, K., ir Ahern, K. (2000). Biochemija (3-asis leidimas). San Franciskas, Kalifornija: Pearsonas.
- Nelsonas, D. L. ir Coxas, MM (2009). Lehningerio biochemijos principai. „Omega“ leidimai (5-asis leidimas).
- Samuelis, VT (2011). Fruktozės sukelta lipogenezė: nuo cukraus iki riebalų iki atsparumo insulinui. Endokrinologijos ir metabolizmo tendencijos, 22 (2), 60–65.
- Scherer, T., Hare, JO, Diggs andrews, K., Schweiger, M., Cheng, B., Lindtner, C.,… Buettner, C. (2011). Smegenų insulinas kontroliuoja riebalinio audinio lipolizę ir lipogenezę. Ląstelių metabolizmas, 13 (2), 183–194.
- Schutz, Y. (2004). Dietiniai riebalai, lipogenezė ir energijos balansas. Fiziologija ir elgesys, 83, 557–564.
- Strable, MS, & Ntambi, JM (2010). Genetinė de novo lipogenezės kontrolė: vaidmuo dietos sukeliamame nutukime. Kritinės biochemijos ir molekulinės biologijos apžvalgos, 45 (3), 199–214.
- Zaidi, N., Lupien, L., Kuemmerle, NB, Kinlaw, WB, Swinnen, J. V, & Smans, K. (2013). Lipogenezė ir lipolizė: vėžinės ląstelės naudoja riebalų rūgščių riebalų rūgštis. Lipidų tyrimų pažanga, 52 (4), 585–589.