Lipoģenēzi ir galvenais metabolisma ceļš, kādā taukskābes ir garas ķēdes sintezēts no ogļhidrātiem patērēto liekā uzturā. Šīs taukskābes var iekļaut triglicerīdos, esterificējot tās uz glicerīna molekulām.
Normālos apstākļos lipoģenēze notiek aknās un taukaudos, un to uzskata par vienu no galvenajiem triglicerīdu homeostāzes uzturēšanas faktoriem asins serumā.
Cilvēka taukskābju sintāzes (FASN) struktūra (Avots: Emw,
izmantojot
Wikimedia Commons)
Triglicerīdi ir ķermeņa galvenā enerģijas rezervuārs, un tajos esošā enerģija tiek iegūta, pateicoties procesam, kas pazīstams kā lipolīze, kas, pretēji lipoģenēzei, sastāv no glicerīna un taukskābju molekulu atdalīšanas un izlaišanas asinsritē.
Izdalītais glicerīns kalpo kā glikoneogēnā ceļa substrāts, un taukskābes var pārvadāt uz citiem nodalījumiem, kas ir kompleksi ar seruma albumīnu.
Šīs taukskābes uzņem gandrīz visi audi, izņemot smadzenes un eritrocītus, pēc tam tās atkal esterizē par triacilglicerīniem, lai tās oksidētu kā degvielu vai uzglabātu kā enerģijas rezervi.
Diētas ar augstu tauku saturu ir galvenais aptaukošanās iemesls, jo ir jāuzglabā liekās kalorijas un taukaudiem jāpaplašinās, lai tajos ietilptu gan liekie uzņemtie lipīdi, gan tie, kas tiek sintezēti endogēnā veidā.
Funkcijas un funkcijas
Piemēram, cilvēka ķermenī taukskābes rodas vai nu no acetil-CoA biosintēzes procesiem, vai kā tauku un membrānu fosfolipīdu hidrolītiskas apstrādes produkts.
Daudzi zīdītāji nespēj sintezēt dažas taukskābes, kas padara šos svarīgos viņu uztura komponentus.
Lipoģenēzes galvenā funkcija ir saistīta ar enerģijas uzkrāšanu tauku (lipīdu) veidā, kas rodas, patērējot lielāku ogļhidrātu daudzumu, nekā ķermenim nepieciešams, pat pārsniedzot glikogēna aknu uzglabāšanas iespējas.
Šādi sintezētie lipīdi tiek glabāti baltajos taukaudos, kas ir galvenā lipīdu uzkrāšanās vieta ķermenī.
Lipoģenēze notiek visās ķermeņa šūnās, tomēr galvenie sintēzes punkti ir taukaudi un aknas. Šis ceļš notiek šūnu citoplazmā, bet mitohondriju nodalījumos notiek taukskābju oksidācija.
Lipoģenēzei un sekojošai triglicerīdu sintēzei seko ļoti zema blīvuma lipoproteīnu daļiņu, kas pazīstamas kā VLDL (ļoti zema blīvuma lipoproteīnu) daļiņas, sintēze un sekrēcija, kas spēj iekļūt asinsritē.
Gan VLDL daļiņas, gan triglicerīdus var hidrolizēt ārpus-aknu audu kapilāros, galvenokārt muskuļu un taukaudos, lai atbrīvotu vai uzkrātu enerģiju.
Reakcijas
Oglekļa atomu plūsmu no ogļhidrātos esošās glikozes uz taukskābēm modulē lipoģenēze, un tā ietver virkni perfekti koordinētu fermentatīvu reakciju.
1 -glikolītiskais ceļš šūnu citosolā ir atbildīgs par glikozes, kas nonāk no asinsrites, pārstrādi, iegūstot piruvātu, kas tiek pārveidots par acetil-CoA, kas spēj iekļūt Krebsa ciklā mitohondrijās, kur tiek iegūts citrāts .
2 - Lipogēnā ceļa pirmais solis ir citrāta, kas atstāj mitohondrijus, pārvēršana acetil-CoA, izmantojot fermentu, kas pazīstams kā ATP-citrāta lināze (ACLY).
3-iegūtais acetil-CoA tiek karboksilēts, veidojot malonil-CoA, reakciju, ko katalizē acetil-CoA karboksilāze (ACACA).
4-Trešā reakcija ir reakcija, kas uzliek visa maršruta ierobežojošo soli, tas ir, vislēnāko reakciju, un sastāv no malonil-CoA pārvēršanas par palmitātu ar taukskābju sintāzes (FAS) fermentu.
5-citas pakārtotās reakcijas palīdz pārvērst palmitātu citās sarežģītākās taukskābēs, tomēr palmitāts ir de novo lipoģenēzes galvenais produkts.
Taukskābju sintēze
Taukskābju sintēze zīdītājiem sākas ar taukskābju sintāzes kompleksu (FAS) - daudzfunkcionālu un multimēru kompleksu citosolā, kas sintezē palmitātu (piesātinātu 16 oglekļa taukskābju). Šai reakcijai tas, kā jau minēts, izmanto malonil-CoA kā oglekļa donoru un NADPH kā kofaktoru.
FAS homodimēra apakšvienības katalizē taukskābju divu oglekļa atomu sintēzi un pagarinājumu vienlaikus. Šīm apakšvienībām ir sešas dažādas fermentatīvas aktivitātes: acetil-transferāze, B-ketoacil-sintāze, malonil-transferāze, B-ketoacilreduktāze, B-hidroksiacildehidrātāze un enoilreduktāze.
Dažādi ļoti garu ķēžu taukskābju pagarināšanas olbaltumvielu (Elovl) ģimenes locekļi ir atbildīgi par FAS ražoto taukskābju pagarināšanos. Pakārtotie ir citi fermenti, kas ir atbildīgi par divkāršo saišu ieviešanu (piesātinājumu) taukskābju ķēdēs.
Regula
Neskaitāmi patofizioloģiski apstākļi ir saistīti ar lipogēna ceļa nepilnīgu regulēšanu, jo pārkāpumi tajā pārtrauc ķermeņa lipīdu homeostāzi.
Diēta, kas bagāta ar ogļhidrātiem, aktivizē aknu lipoģenēzi, taču ir pierādīts, ka tas ir ne tikai uzņemto ogļhidrātu daudzums, bet arī ogļhidrātu veids.
Eksperimentālie dati rāda, piemēram, ka vienkāršiem cukuriem, piemēram, fruktozei, ir daudz spēcīgāka ietekme uz aknu lipoģenēzes aktivizēšanu nekā citiem sarežģītākiem ogļhidrātiem.
Glikozes glikolītiskais metabolisms ir lielisks oglekļa avots taukskābju sintēzei.
Glikoze arī stimulē lipogēnajā ceļā iesaistīto enzīmu ekspresiju ar olbaltumvielām, kas saista ogļhidrātu reakcijas elementus.
Glikozes līmenis asinīs arī stimulē šo enzīmu ekspresiju, stimulējot insulīna izdalīšanos un kavējot glikagona izdalīšanos aizkuņģa dziedzerī. Šo efektu kontrolē ar sterīnu regulējošo elementu saistošo proteīnu 1 (SREBP-1) aknu šūnās un adipocītos.
Citiem regulēšanas ceļiem ir daudz sakara ar endokrīno sistēmu un dažādiem hormoniem, kas netieši saistīti ar daudzu lipogēno enzīmu ekspresiju.
Atsauces
- Ameer, F., Scandiuzzi, L., Hasnain, S., Kalbacher, H., & Zaidi, N. (2014). De novo lipoģenēze veselībā un slimībās. Metabolisms, 0–7.
- Lodhi, IJ, Wei, X. un Semenkovičs, CF (2011). Lipoefektivitāte: de novo lipogenesis kā metaboliskā signāla raidītājs. Endokrinoloģijas un metabolisma tendences, 22. panta 1. punkts, 1. – 8.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Bioķīmija (3. izd.). Sanfrancisko, Kalifornija: Pīrsons.
- Nelsons, DL, & Cox, MM (2009). Lehingera bioķīmijas principi. Omega izdevumi (5. izdevums).
- Samuels, VT (2011). Fruktozes izraisīta lipoģenēze: no cukura līdz taukiem līdz insulīna rezistencei. Endokrinoloģijas un metabolisma tendences, 22. (2), 60–65.
- Šherere, T., Zaķis, JO, Diggs-andrews, K., Šveicere, M., Čena, B., Lindtners, C.,… Buettners, C. (2011). Smadzeņu insulīna kontrole taukaudu lipolīzi un lipoģenēzi. Šūnu metabolisms, 13 (2), 183. – 194.
- Schutz, Y. (2004). Uztura tauku, lipoģenēzes un enerģijas līdzsvars. Fizioloģija un uzvedība, 83, 557–564.
- Strable, MS, & Ntambi, JM (2010). De novo lipoģenēzes ģenētiskā kontrole: loma uztura izraisītā aptaukošanās gadījumā. Kritiskās atsauksmes bioķīmijā un molekulārajā bioloģijā, 45 (3), 199–214.
- Zaidi, N., Lupien, L., Kuemmerle, NB, Kinlaw, PB, Swinnen, J. V, & Smans, K. (2013). Lipoģenēze un lipolīze: vēža šūnu izmantotie ceļi taukskābju taukskābju iegūšanai. Progress lipīdu izpētē, 52 (4), 585–589.