Biosyntéza mastných kyselin

Mastné kyseliny vznikají procesem, který je velmi podobný procesu odbourávání mastných kyselin - beta-oxidaci. Obrácená redukční spirála má identické meziprodukty, ale jednotlivé reakce jsou katalyzovány jinými enzymy a do procesu je včleněna karboxylace. Biosyntéza mastných kyselin je v buňce lokalizována v cytosolu, hlavními místy jsou tukové tkáně.

Výchozí látkou je acetylkoenzym A (acetyl-CoA), který vzniká při odbourávání jiných mastných kyselin, při oxidační dekarboxylaci pyruvátu a z uhlíkatých koster některých aminokyselin.

Sumární rovnice biosyntézy je:

CH₃CO-SCoA + 4 [H] → -CH₂-CH₂- + H₂O + CoASH

Vodíky potřebné k redukci poskytne NADPH získaný v pentózovém cyklu , biosyntéza vyžaduje (jako každý anabolický děj) přísun energie.

Biosyntézu mastných kyselin lze rozdělit do 3 fází:

Vznik malonyl-CoA

Acetyl-CoA je karboxylován na energeticky bohatší malonyl-CoA na enzymovém komplexu ligázy - acetyl-CoA-karboxylázy. Komplex se skládá ze 3 funkčních podjednotek: bílkovinný nosič biotinu (BCCP), biotinkarboxyláza (za účasti ATP katalyzuje navázání CO₂ na BCCP), karboxyltransferáza (přenáší CO₂ z BCCP-biotinu na acetyl-CoA za vzniku malonyl-CoA).

Syntéza palmitové kyseliny

Sled reakcí, jimiž se z malonyl-CoA syntetizuje základní šestnáctiuhlíkový řetězec palmitové kyseliny, zajišťuje multienzymový komplex syntetázy mastných kyselin. Jeho součástí je ACP (Acyl Carrier Protein), jehož prostetická skupina slouží jako nosič substrátů a meziproduktů, váže je thiolovou skupinou (cSH - centrální SH). Další thiolová skupina účastnící se reakce je vázána na zbytku cysteinu jednoho z enzymů komplexu - beta-oxoacylsyntetázy (pSH - periferní SH).

Transacylace

První cyklus zahrnuje přenos acetylu z acetyl-CoA nejprve na cSH, poté transacylací na pSH. V dalších cyklech se přenáší právě vytvořený acyl z cSH na pSH, tím se uvolňuje cSH pro vazbu malonylu.

Kondenzace acylu spolu s malonylem

Uvolněný acyl z pSH se napojí na malonyl účinkem „kondenzačního enzymu“ - 3‑oxoacylsyntetázy, produktem je 3-oxoacyl.

První redukce

3-oxoacyl je redukován na 3-hydroxyacyl, reakci katalyzuje 3-oxoacylreduktáza za účasti NADPH.

Dehydratace

Z 3-hydroxyacylu se účinkem lyázy (3-hydroxyacyldehydratázy, krotonázy) odštěpí molekula vody a vznikne nenasycený acyl (enoyl).

Druhá redukce

Enoyl je redukován na nasycený acyl, reakci katalyzuje enoylreduktáza za účasti NADPH.

Jednotlivé cykly se opakují tak dlouho, až se získá požadovaná délka řetězce, pak se proces zastaví allosterickou inhibicí. Konečným produktem činnosti multienzymového komplexu je zpravidla C₁₆-kyselina.

Další přeměny palmitátu

Vyrobená mastná kyselina se uvolní z ACP a aktivuje se reakcí z CoA za účasti ATP a katalýzy thiokinázou. Vzniklý acetyl-CoA se může dále zapojit do syntézy lipidů nebo se použije na vznik kyselin s delším řetězcem.

Energetická bilance biosyntézy

Na prodloužení řetězce musí organismus vydat 1 ATP (na činnost biotinkarboxylázy při výrobě malonylu), 2 NADPH (= 6 ATP) na dvoustupňovou redukci acetylu na -CH₂-CH₂-. Na vznik mastné kyseliny o počtu uhlíkových atomů n je třeba energii:

energie v jednotkách ATP = 7 (n / 2 - 1).

Literatura

Z.Vodrážka: Biochemie. Academia, Praha 1992.

Karlson, Gerok, Gross: Pathobiochemie. Academia, Praha 1987.

Další informace

Karolína Pešková