Den lipogenese er den vigtigste metaboliske vej, ad hvilken fedtsyrer er langkædede syntetiseret fra kulhydrater forbruges i overskud i kosten. Disse fedtsyrer kan inkorporeres i triglycerider gennem deres forestring til glycerolmolekyler.
Under normale forhold forekommer lipogenese i leveren og fedtvævet og betragtes som en af de vigtigste bidragydere til opretholdelse af triglyceridhomeostase i blodserum.
Struktur af human fedtsyresyntase (FASN) (Kilde: Emw
via
Wikimedia Commons)
Triglycerider er kroppens vigtigste energireservoir, og energien indeholdt i dem ekstraheres takket være en proces, der er kendt som lipolyse, som i modsætning til lipogenese består af separering og frigivelse af glycerol og fedtsyremolekyler i blodbanen.
Den frigivne glycerol tjener som et substrat for den glukoneogene vej, og fedtsyrerne kan transporteres til andre rum kompleks med serumalbumin.
Disse fedtsyrer optages af næsten alle væv undtagen hjernen og erythrocytter, derefter esterificeres de til triacylglyceroler igen for at blive oxideret som brændstof eller opbevaret som en energireserve.
Diæter med højt fedtindhold er den vigtigste årsag til fedme, da overskydende kalorier skal opbevares, og fedtvæv skal ekspanderes for at rumme både overskydende indtagne lipider og dem, der er syntetisk endogent.
Funktioner og funktioner
I den menneskelige krop opstår for eksempel fedtsyrer enten fra biosyntetiske processer fra acetyl-CoA eller som et produkt fra den hydrolytiske behandling af fedt og membranphospholipider.
Mange pattedyr er ikke i stand til at syntetisere nogle fedtsyrer, hvilket gør disse væsentlige komponenter i deres diæt.
Lipogeneses hovedfunktion har at gøre med opbevaring af energi i form af fedt (lipider), der opstår, når man forbruger en større mængde kulhydrater, end kroppen har behov for, endda overskrider glykogens leverlagringskapacitet.
Lipiderne, der er syntetiseret på denne måde, opbevares i hvidt fedtvæv, det vigtigste lipidlagringssted i kroppen.
Lipogenese forekommer i alle celler i kroppen, men fedtvæv og leveren er de vigtigste steder for syntese. Denne vej forekommer i cellecytoplasma, medens fedtsyreoxidation forekommer i mitokondrielle rum.
Lipogenese og den efterfølgende syntese af triglycerider efterfølges af syntese og sekretion af lipoproteinpartikler med meget lav densitet, kendt som VLDL (Lipoprotein) med meget lav densitet, som er i stand til at komme ind i blodbanen.
Både VLDL-partikler og triglycerider kan hydrolyseres i kapillærerne i ekstra-levervæv, hovedsageligt i muskel- og fedtvæv til frigivelse eller opbevaring af energi.
Reaktioner
Strømmen af carbonatomer fra glucose til stede i kulhydrater til fedtsyrer moduleres ved lipogenese og inkluderer en række perfekt koordinerede enzymatiske reaktioner.
1-Den glykolytiske vej i cytosol af celler er ansvarlig for at behandle glukosen, der kommer ind fra blodbanen for at producere pyruvat, der omdannes til acetyl-CoA, der er i stand til at komme ind i Krebs-cyklussen i mitochondria, hvor citrat fremstilles.
2-Det første trin i den lipogene vej består af omdannelsen af citratet, der efterlader mitokondrierne til acetyl-CoA ved virkningen af et enzym kendt som ATP-citratlyase (ACLY).
3-Den resulterende acetyl-CoA carboxyleres til dannelse af malonyl-CoA, en reaktion katalyseret af en acetyl-CoA-carboxylase (ACACA).
4-Den tredje reaktion er den reaktion, der pålægger det begrænsende trin på hele ruten, det vil sige den langsomste reaktion, og består af omdannelsen af malonyl-CoA til palmering med et fedtsyresynthase (FAS) enzym.
5-Andre nedstrømsreaktioner hjælper med at omdanne palmitat til andre mere komplekse fedtsyrer, men palmitat er imidlertid det vigtigste produkt af de novo lipogenesis.
Fedtsyresyntese
Syntesen af fedtsyrer i pattedyr begynder med fedtsyresyntasekomplekset (FAS), et multifunktionelt og multimerisk kompleks i den cytosol, der syntetiserer palmitat (en mættet 16-carbon fedtsyre). Til denne reaktion bruger den, som allerede nævnt, malonyl-CoA som kulstofdonor og NADPH som kofaktor.
FAS-homodimer-underenhederne katalyserer syntese og forlængelse af fedtsyrer to carbonatomer ad gangen. Disse underenheder har seks forskellige enzymatiske aktiviteter: acetyltransferase, B-ketoacylsyntase, malonyltransferase, B-ketoacylreduktase, B-hydroxyacyldehydratase og enoylreduktase.
Forskellige medlemmer af en familie med langkædede fedtsyreforlængelsesproteiner (Elovl) er ansvarlige for forlængelsen af fedtsyrer produceret af FAS. Nedstrøms er andre enzymer, der er ansvarlige for introduktionen af dobbeltbindinger (desaturation) i kæderne med fedtsyrer.
Regulering
Mange patofysiologiske tilstande er forbundet med mangelfuld regulering af den lipogene vej, da uregelmæssigheder i den forstyrrer kroppens lipidhomeostase.
En diæt rig på kulhydrater aktiverer leverlipogenese, men det er vist, at det ikke kun er den mængde kulhydrater, der indtages, men også typen af kulhydrater.
Eksperimentelle data viser for eksempel, at enkle sukkerarter såsom fruktose har meget kraftigere virkninger på aktiveringen af leverlipogenese end andre mere komplekse kulhydrater.
Glukolytisk metabolisme af glukose er en stor kilde til kulstof til syntese af fedtsyrer.
Glucose inducerer også ekspressionen af enzymerne involveret i den lipogene vej ved hjælp af proteiner, der binder kulhydratresponselementer.
Glukoseniveauer i blodet stimulerer også ekspressionen af disse enzymer ved at stimulere frigivelsen af insulin og hæmme frigivelsen af glukagon i bugspytkirtlen. Denne virkning styres via det sterolregulerende element, der binder protein 1 (SREBP-1) i leverceller og adipocytter.
Andre reguleringsveje har meget at gøre med det endokrine system og forskellige hormoner indirekte relateret til ekspressionen af mange af de lipogene enzymer.
Referencer
- Ameer, F., Scandiuzzi, L., Hasnain, S., Kalbacher, H., & Zaidi, N. (2014). De novo lipogenesis i sundhed og sygdom. Metabolisme, 0–7.
- Lodhi, IJ, Wei, X., & Semenkovich, CF (2011). Lipoexpediency: de novo lipogenesis som en metabolisk signaltransmitter. Trends in Endocrinology & Metabolism, 22 (1), 1–8.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemi (3. udg.). San Francisco, Californien: Pearson.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger-principper for biokemi. Omega-udgaver (5. udgave).
- Samuel, VT (2011). Fruktoseinduceret lipogenese: fra sukker til fedt til insulinresistens. Trends in Endocrinology & Metabolism, 22 (2), 60–65.
- Scherer, T., Hare, JO, Diggs-andrews, K., Schweiger, M., Cheng, B., Lindtner, C.,… Buettner, C. (2011). Kontroller af hjerneinsulin Adiposevæv Lipolyse og Lipogenese. Cell Metabolism, 13 (2), 183–194.
- Schutz, Y. (2004). Diætfedt, lipogenese og energibalance. Fysiologi & adfærd, 83, 557–564.
- Strable, MS, & Ntambi, JM (2010). Genetisk kontrol af de novo-lipogenese: rolle i diæt-induceret fedme. Kritiske anmeldelser inden for biokemi og molekylærbiologi, 45 (3), 199–214.
- Zaidi, N., Lupien, L., Kuemmerle, NB, Kinlaw, WB, Swinnen, J. V, & Smans, K. (2013). Lipogenese og lipolyse: De kræftceller, der udnyttes af kræftcellerne til at erhverve fedtsyrer Fedtsyrer. Fremskridt inden for lipidforskning, 52 (4), 585-589.