Биосинтез липидов

В клетке существует два пути синтеза липидов:

1-й – синтез жирных кислот из ацетил-КоА с дальнейшим превращением в жиры, воска, фосфолипиды и простагландины;

2-й – синтез изопентильных соединений (терпены и стероиды).

Биосинтез жирных кислот в основных чертах является обращением их b -окисления. Он приводит к жирным кислотам с чётным числом атомов углерода. В отличие от окисления, которое проходит с ацильными остатками, связанными с КоА, сборка ацильных остатков происходит на специальном небольшом по молекулярной массе белке – ацилпереносящем белке (АСР – acil carrier protein) – АСР-SH. Его функциональной группой является SH-группа фосфопантотената, связанного с белком фосфоэфирной связью через гидрокси-группу серина:

-ОРО₃^2--СН₂-С(СН₃)₂-СНОН-СО-NH-СН₂-СН₂-СО-NH-СН₂-СН₂-SH

Часть ацетильных остатков с ацетил-КоА переносится на АСР-SH с помощью фермента АСР-ацетилтрансферазы:

КоА-S-СО-СН₃ + АСР-SH ® КоА-SН + АСР-СО-СН₃

Одновременно с этим происходит карбоксилирование оставшейся части ацетил-КоА с помощью фермента ацетил-КоА-карбоксилазы:

КоА-S-СО-СН₃ + СО₂ + АТФ + Н₂О ® КоА-S-СО-СН₂-СОО^- + АДФ + Ф_н

Образовавшийся малонильный остаток переносится на АСР-SH с помощью АСР-малонилтрансферазы.

Удлинение цепи начинается с переноса ацетильного фрагмента с ацетил-АСР на СН₂-группу малонильного остатка, связанного с АСР, с помощью 3-кетоацил-АСР-синтазы и сопровождается выделением СО₂:

АСР-S-СО-СН₃+ АСР-S-СО-СН₂-СОО^- ® АСР-SН + АСР-S-СО-СН₂-СО-СН₃ + СО₂

Примечание: данный фермент катализирует и перенос более длинных остатков на СН₂-группу малонил-АСР на последующих стадиях синтеза.

Последующие стадии представляют собой обращение реакций окисления жирных кислот:

1) восстановление 3-кетогруппы до 3-гидроксигруппы;

2) дегидратацию -СН-СНОН-фрагмента с образованием -СН=СН-;

3) восстановление -СН=СН- до -СН₂-СН₂-.

1) Под действием фермента 3-кетоацил-АСР-редуктазы:

АСР-S-СО-СН₂-СО-СН₃ + НАД(Р)×Н₂ ® АСР-S-СО-СН₂-СНОН-СН₃ + НАД(Р)⁺

2) Под действием фермента кротонил-АСР-гидратазы:

АСР-S-СО-СН₂-СНОН-СН₃ ® АСР-S-СО-СН=СН-СН₃ + Н₂О

3) Под действием фермента еноил-АСР-редуктазы:

АСР-S-СО-СН=СН-СН₃ + НАД(Р)×Н₂ ® АСР-S-СО-СН₂-СН₂-СН₃ + НАД(Р)⁺

Затем происходит перенос бутирильного остатка на малонил-АСР и цикл повторяется:

АСР-S-СО-СН₂-СН₂-СН₃ + АСР-S-СО-СН₂-СОО^- ® АСР-SН + АСР-S-СО-СН₂-СО-СН₂-СН₂-СН₃ + СО₂

В отличие от b -окисления жирных кислот при их синтезе:

-растущая углеродная цепь связана с АСР, а не с КоА;

-удлинение углеродной цепи связано с синтезом малонил-АСР, на образование которого затрачивается АТФ;

-в качестве восстановителя используется НАД(Р)×Н₂, а не НАД×Н₂.

По мере удлинения углеродной цепи (С_8-12) происходит замена кротонил-АСР-гидратазы 3-гидроксиоктаноил-АСР-гидратазой.

С учётом значимости НАД(Р)×Н₂ на один цикл удлинения углеродной цепи затрачивается 7 моль АТФ (при окислении образуется 5 моль АТФ).

Вторым компонентом простых жиров и фосфолипидов является глицерин. Его источником служит дигидроксиацетонфосфат, из которого образуется глицерол-3-фосфат под действием глицерол-3-фосфатдегидрогеназы.

Далее следует двухступенчатое ацилирование двух гидроксигрупп с использованием ацил-КоА. В этом процессе участвуют два фермента:

-глицерофосфат-ацилтрансфераза:

-1-ацилглицерофосфат-ацилтрансфераза.

Ацил-КоА образуется при переносе ацильного остатка с ацил-АСР.

Далее возможны два пути:

а) отщепление остатка фосфорной кислоты с помощью фосфатидатфосфотрансферазы с образованием 1,2-диацилглицерина. Он может в дальнейшем ацилироваться с помощью диацилглицерин ацилтрансферазы с образованием триацилглицеридов.

б) Образование фосфолипидов: фосфатидилэтаноламина и фосфатидилхолина. Процесс происходит с участием производных этаноламина и холина, содержащих остатки цитидинфосфата (ЦДФ-этаноламин, ЦДФ-холин):

NН₃⁺-СН₂-СН₂-О-ЦДФ;

N(СН₃)⁺-СН₂-СН₂-О-ЦДФ

Поиск по сайту: