Lipogenezo je glavni metabolična pot, s katero so maščobne kisline z dolgo verigo sintetiziramo iz ogljikovih hidratov porabo v presežek v prehrani. Te maščobne kisline se lahko vključijo v trigliceride z njihovo esterifikacijo do molekul glicerola.
V normalnih pogojih se lipogeneza pojavi v jetrih in maščobnem tkivu in velja za enega glavnih dejavnikov pri vzdrževanju homeostaze trigliceridov v krvnem serumu.
Struktura sintaze maščobnih kislin pri človeku (FASN) (Vir: Emw
prek
Wikimedia Commons)
Trigliceridi so glavni rezervoar energije v telesu, energija, ki jih vsebuje, pa se pridobiva zahvaljujoč postopku, znanemu kot lipoliza, ki je v nasprotju z lipogenezo sestavljen iz ločevanja in sproščanja molekul glicerola in maščobnih kislin v krvni obtok.
Sproščeni glicerol služi kot substrat za glukoneogeno pot in maščobne kisline se lahko prenašajo v druge oddelke, zapletene s serumskim albuminom.
Te maščobne kisline prevzamejo skoraj vsa tkiva, razen možganov in eritrocitov, nato jih ponovno sterilizirajo v triacilglicerole, da se oksidirajo kot gorivo ali shranijo kot rezerva energije.
Dieta z veliko maščob je glavni vzrok za debelost, saj je treba shranjevati odvečne kalorije, maščobno tkivo pa se mora razširiti, da lahko sprejme tako odvečne zaužite lipide kot tiste, ki se endogeno sintetizirajo.
Značilnosti in funkcije
V človeškem telesu na primer maščobne kisline nastanejo zaradi biosintetskih procesov iz acetil-CoA ali kot produkt hidrolizne predelave maščob in membranskih fosfolipidov.
Mnogi sesalci ne morejo sintetizirati nekaterih maščobnih kislin, zaradi česar so ti bistveni sestavni deli njihove prehrane.
Glavna funkcija lipogeneze je povezana s shranjevanjem energije v obliki maščob (lipidov), ki nastane pri zaužitju večje količine ogljikovih hidratov, kot jo telo potrebuje, celo presega jetrne zmogljivosti shranjevanja glikogena.
Lipidi, sintetizirani po tej poti, so shranjeni v belem maščobnem tkivu, ki je glavno mesto shranjevanja lipidov v telesu.
Lipogeneza se pojavlja v vseh celicah telesa, vendar so maščobna tkiva in jetra glavna mesta sinteze. Ta pot se pojavi v celični citoplazmi, medtem ko se oksidacija maščobnih kislin pojavi v mitohondrijskih oddelkih.
Lipogenezi in nadaljnji sintezi trigliceridov sledi sinteza in izločanje delcev lipoproteina zelo gosto gostoto, znanih kot delci VLDL (lipoproteini zelo nizke gostote), ki lahko vstopijo v krvni obtok.
Delce VLDL in trigliceride lahko hidroliziramo v kapilarah zunaj jetrnih tkiv, predvsem v mišičnih in maščobnih tkivih, za sproščanje ali shranjevanje energije.
Reakcije
Pretok ogljikovih atomov iz glukoze, prisotne v ogljikovih hidratih, v maščobne kisline se modulira z lipogenezo in vključuje vrsto popolnoma usklajenih encimskih reakcij.
1-Glikolitična pot v citosolu celic je odgovorna za predelavo glukoze, ki vstopi iz krvnega obtoka, da nastane piruvat, ki se pretvori v acetil-CoA, ki lahko vstopi v Krebsov cikel v mitohondrije, kjer nastaja citrat .
2-Prvi korak lipogene poti je sestavljen iz pretvorbe citrata, ki pusti mitohondrije v acetil-CoA z delovanjem encima, znanega kot ATP-citratna liza (ACLY).
3-Nastali acetil-CoA je karboksiliran, da nastane malonil-CoA, reakcija katalizirana z acetil-CoA karboksilazo (ACACA).
4-Tretja reakcija je reakcija, ki naloži omejitveni korak celotne poti, torej najpočasnejša reakcija in je sestavljena iz pretvorbe malonil-CoA v palmitat z encimom maščobne kisline sintaze (FAS).
5-Druge reakcije na nižji stopnji pomagajo pretvoriti palmitat v druge bolj zapletene maščobne kisline, vendar je palmitat glavni produkt lipogeneze de novo.
Sinteza maščobnih kislin
Sinteza maščobnih kislin pri sesalcih se začne s kompleksom sintaze maščobnih kislin (FAS), večfunkcijskim in multimernim kompleksom v citosolu, ki sintetizira palmitat (nasičena 16-ogljikova maščobna kislina). Za to reakcijo uporablja malonil-CoA kot darovalec ogljika in NADPH kot kofaktor.
Podenote FAS homodimer katalizirajo sintezo in raztezanje maščobnih kislin dva ogljikova atoma hkrati. Te podenote imajo šest različnih encimskih aktivnosti: acetil-transferaza, B-ketoacil-sintaza, malonil-transferaza, B-ketoacil-reduktaza, B-hidroksiacil-dehidrataza in enoil reduktaza.
Za raztezanje maščobnih kislin, ki jih proizvaja FAS, so odgovorni različni člani družine beljakovin za podaljšanje maščobnih kislin z zelo dolgo verigo (Elovl). Dolvodno so drugi encimi, odgovorni za vnos dvojnih vezi (desaturacija) v verige maščobnih kislin.
Uredba
Številna patofiziološka stanja so povezana s pomanjkljivo regulacijo lipogene poti, saj nepravilnosti v njej prekinejo telesno lipidno homeostazo.
Prehrana, bogata z ogljikovimi hidrati, aktivira lipogenezo jeter, vendar se je izkazalo, da ne gre le za količino zaužitih ogljikovih hidratov, temveč tudi vrsto ogljikovih hidratov.
Eksperimentalni podatki kažejo, na primer, da imajo preprosti sladkorji, kot je fruktoza, veliko bolj močne učinke pri aktiviranju lipogeneze jeter kot drugi bolj zapleteni ogljikovi hidrati.
Glikolatni metabolizem glukoze predstavlja odličen vir ogljika za sintezo maščobnih kislin.
Glukoza tudi sproži izražanje encimov, ki sodelujejo v lipogeni poti, s pomočjo beljakovin, ki vežejo elemente odziva na ogljikove hidrate.
Raven glukoze v krvi prav tako spodbuja izražanje teh encimov s spodbujanjem sproščanja inzulina in zaviranjem sproščanja glukagona v trebušni slinavki. Ta učinek je pod nadzorom proteina 1, ki veže regulacijski element sterola (SREBP-1), v jetrnih celicah in adipocitih.
Druge regulativne poti imajo veliko povezave z endokrinim sistemom in različnimi hormoni, ki so posredno povezane z izražanjem številnih lipogenih encimov.
Reference
- Ameer, F., Scandiuzzi, L., Hasnain, S., Kalbacher, H., & Zaidi, N. (2014). De novo lipogeneza v zdravju in bolezni. Presnova, 0–7.
- Lodhi, IJ, Wei, X., & Semenkovich, CF (2011). Lipoexpediency: de novo lipogeneza kot prenosnik metaboličnega signala. Trendi v endokrinologiji in presnovi, 22 (1), 1–8.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemija (3. izd.). San Francisco, Kalifornija: Pearson.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerjeva načela biokemije. Izdaje Omega (5. izd.).
- Samuel, VT (2011). Lipogeneza, ki jo povzroča fruktoza: od sladkorja do maščobe do odpornosti na inzulin. Trendi v endokrinologiji in presnovi, 22 (2), 60–65.
- Scherer, T., Hare, JO, Diggs-andrews, K., Schweiger, M., Cheng, B., Lindtner, C.,… Buettner, C. (2011). Inzulinski nadzor možganov nadzoruje lipolizo tkiv tkiva in lipogenezo. Celični metabolizem, 13 (2), 183–194.
- Schutz, Y. (2004). Prehranska maščoba, lipogeneza in energijsko ravnovesje. Fiziologija in vedenje, 83, 557–564.
- Strable, MS, & Ntambi, JM (2010). Genska kontrola de novo lipogeneze: vloga pri prehrani zaradi debelosti. Kritični pregledi v biokemiji in molekularni biologiji, 45 (3), 199–214.
- Zaidi, N., Lupien, L., Kuemmerle, NB, Kinlaw, WB, Swinnen, J. V, & Smans, K. (2013). Lipogeneza in lipoliza: poti, ki jih rakave celice izkoriščajo za pridobivanje maščobnih kislin maščobnih kislin. Napredek v raziskavah lipidov, 52 (4), 585–589.