Lipogenaza je glavni metabolički put kojim masne kiseline su dugolančane sintetizirati iz ugljikohidrata konzumira u višak u prehrani. Te masne kiseline mogu se ugraditi u trigliceride kroz njihovu esterifikaciju u molekule glicerola.
U normalnim uvjetima lipogeneza se javlja u jetri i masnom tkivu i smatra se jednim od glavnih doprinosnika održavanju homeostaze triglicerida u krvnom serumu.
Struktura sintaze ljudske masne kiseline (FASN) (Izvor: Emw
putem
Wikimedia Commons)
Trigliceridi su glavni energetski rezervoar tijela i energija koja se nalazi u njima ekstrahira se zahvaljujući procesu poznatom kao lipoliza koji se, suprotno lipogenezi, sastoji od odvajanja i oslobađanja molekula glicerola i masnih kiselina u krvotok.
Oslobođeni glicerol služi kao supstrat za put glukoneogena, a masne kiseline mogu se transportirati u druge odjeljke u kompleksu s albuminom u serumu.
Te masne kiseline uzimaju gotovo sva tkiva, osim mozga i eritrocita, a zatim se esterificiraju u triacilglicerole da bi se oksidirali kao gorivo ili pohranili kao rezerva energije.
Dijeta s visokom masnoćom glavni je uzrok pretilosti, jer se višak kalorija mora pohraniti, a masno tkivo se mora proširiti kako bi se prihvatili i višak unesenih lipida i oni koji se endogeno sintetiziraju.
Značajke i funkcije
Na primjer, u ljudskom tijelu, masne kiseline nastaju biosintetskim procesima iz acetil-CoA ili kao produkt hidrolizne obrade masti i membranskih fosfolipida.
Mnogi sisari nisu u mogućnosti sintetizirati neke masne kiseline, što čini ove bitne komponente u njihovoj prehrani.
Glavna funkcija lipogeneze odnosi se na skladištenje energije u obliku masti (lipida) koja nastaje pri konzumiranju veće količine ugljikohidrata nego što je tijelu potrebno, čak i prekoračivši jetrene kapacitete glikogena.
Lipidi sintetizirani ovim putem pohranjeni su u bijelom masnom tkivu, glavnom mjestu skladištenja lipida u tijelu.
Lipogeneza se javlja u svim stanicama tijela, međutim, masno tkivo i jetra su glavna mjesta sinteze. Taj se put događa u staničnoj citoplazmi, dok se u mitohondrijskim odjeljcima dolazi do oksidacije masnih kiselina.
Nakon lipogeneze i sinteze triglicerida slijedi sinteza i izlučivanje čestica lipoproteina vrlo male gustoće poznatih kao čestice lipoproteina vrlo male gustoće (VLDL), koje mogu ući u krvotok.
I VLDL čestice i trigliceridi mogu se hidrolizirati u kapilarima izvan-jetrenih tkiva, uglavnom u mišićnim i masnim tkivima radi oslobađanja ili skladištenja energije.
reakcije
Tok ugljikovih atoma iz glukoze prisutne u ugljikohidratima do masnih kiselina moduliran je lipogenezom i uključuje niz savršeno koordiniranih enzimskih reakcija.
1-Glikolitički put u stanicama citosola odgovoran je za obradu glukoze koja ulazi iz krvotoka da bi se stvorio piruvat, koji se pretvara u acetil-CoA, koji može ući u Krebsov ciklus u mitohondrijima, gdje se proizvodi citrat,
2-Prvi korak lipogenog puta sastoji se od pretvorbe citrata koji mitohondrije ostavlja u acetil-CoA djelovanjem enzima poznatog kao ATP-citratna liza (ACLY).
3-Rezultirajući acetil-CoA je karboksiliran da tvori malonil-CoA, reakciju kataliziranu acetil-CoA karboksilazom (ACACA).
4-Treća reakcija je reakcija koja nameće granični korak cijelog puta, to jest najsporija reakcija, a sastoji se od pretvorbe malonil-CoA u palmitat enzimom sinteze masne kiseline (FAS).
5-Ostale reakcije nizvodno pomažu pretvoriti palmitat u druge složenije masne kiseline, međutim, palmitat je glavni proizvod de novo lipogeneze.
Sinteza masne kiseline
Sinteza masnih kiselina u sisavaca započinje kompleksom sintaze masnih kiselina (FAS), višenamjenskim i multimernim kompleksom u citosolu koji sintetizira palmitat (zasićena masna kiselina od 16 ugljika). Za ovu reakciju koristi, kao što je već spomenuto, malonil-CoA kao donator ugljika i NADPH kao kofaktor.
Podjedinice FAS homodimera kataliziraju sintezu i produženje masnih kiselina dva ugljikova atoma. Ove podjedinice imaju šest različitih enzimskih aktivnosti: acetil-transferaza, B-ketoacil-sintaza, malonil-transferaza, B-ketoacil-reduktaza, B-hidroksiacil-dehidratataza i enoil reduktaza.
Različiti članovi obitelji proteina vrlo dugog lanca masnih kiselina (Elovl) odgovorni su za produljenje masnih kiselina koje proizvodi FAS. Nizvodno su drugi enzimi odgovorni za uvođenje dvostrukih veza (desaturacija) u lance masnih kiselina.
regulacija
Brojna patofiziološka stanja imaju veze s neispravnom regulacijom lipogenog puta, jer nepravilnosti u njemu prekidaju homeostazu lipida u tijelu.
Dijeta bogata ugljikohidratima aktivira lipogenezu jetre, ali dokazano je da nije riječ samo o količini unesenih ugljikohidrata, već i o vrsti ugljikohidrata.
Eksperimentalni podaci pokazuju, na primjer, da jednostavni šećeri kao što je fruktoza imaju mnogo jače efekte u aktiviranju lipogeneze jetre od ostalih složenijih ugljikohidrata.
Glukolitički metabolizam glukoze predstavlja sjajan izvor ugljika za sintezu masnih kiselina.
Glukoza također inducira ekspresiju enzima koji su uključeni u lipogeni put pomoću proteina koji vežu elemente odgovora na ugljikohidrate.
Razina glukoze u krvi također potiče ekspresiju ovih enzima potičući oslobađanje inzulina i inhibirajući oslobađanje glukagona u gušterači. Taj se učinak kontrolira putem protein 1 koji se veže za regulatorni sterol (SREBP-1) u stanicama jetre i adipocitima.
Ostali regulatorni putevi imaju puno veze s endokrinim sustavom i različitim hormonima koji su neizravno povezani s ekspresijom mnogih lipogenih enzima.
Reference
- Ameer, F., Scandiuzzi, L., Hasnain, S., Kalbacher, H., i Zaidi, N. (2014). De novo lipogeneza u zdravlju i bolesti. Metabolizam, 0–7.
- Lodhi, IJ, Wei, X. i Semenkovich, CF (2011). Lipoexpediency: de novo lipogeneza kao prijenosnik metaboličkog signala. Trendovi u endokrinologiji i metabolizmu, 22 (1), 1–8.
- Mathews, C., van Holde, K., i Ahern, K. (2000). Biokemija (3. izd.). San Francisco, Kalifornija: Pearson.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerovi principi biokemije. Omega izdanja (5. izd.).
- Samuel, VT (2011). Lipogeneza izazvana fruktozom: od šećera do masti do otpornosti na inzulin. Trendovi u endokrinologiji i metabolizmu, 22 (2), 60–65.
- Scherer, T., Hare, JO, Diggs-andrews, K., Schweiger, M., Cheng, B., Lindtner, C.,… Buettner, C. (2011). Kontrola inzulina mozga kontrolira lipolizu tkiva i lipogenezu tkiva. Stanični metabolizam, 13 (2), 183–194.
- Schutz, Y. (2004). Prehrambene masti, lipogeneza i ravnoteža energije. Fiziologija i ponašanje, 83, 557–564.
- Strable, MS, i Ntambi, JM (2010). Genetska kontrola de novo lipogeneze: uloga u pretilosti uzrokovanoj prehranom. Kritički osvrti u biokemiji i molekularnoj biologiji, 45 (3), 199–214.
- Zaidi, N., Lupien, L., Kuemmerle, NB, Kinlaw, WB, Swinnen, J. V, & Smans, K. (2013). Lipogeneza i lipoliza: putevi kojima stanice raka koriste da bi stekli masne kiseline masnih kiselina. Napredak u istraživanju lipida, 52 (4), 585–589.