Lipogeneesiin on päämetaboliareittiä jonka rasvahapot ovat pitkäketjuisia synteettisesti hiilihydraatteja kulutetaan liikaa ruokavaliossa. Nämä rasvahapot voidaan sisällyttää triglyserideihin esteröimällä glyserolimolekyyleiksi.
Normaaleissa olosuhteissa lipogeneesi tapahtuu maksassa ja rasvakudoksessa, ja sitä pidetään yhtenä tärkeimmistä tekijöistä triglyseridien homeostaasin ylläpitämisessä veriseerumissa.
Ihmisen rasvahapposyntaasin (FASN) rakenne (Lähde: Emw Wikimedia Commonsin
kautta)
Triglyseridit ovat kehon tärkein energiavarasto ja niihin sisältyvä energia uutetaan lipolyysinä tunnetun prosessin avulla, joka, toisin kuin lipogeneesi, koostuu glyseroli- ja rasvahappomolekyylien erottamisesta ja vapauttamisesta verenkiertoon.
Vapautunut glyseroli toimii substraattina glukoneogeeniselle reitille ja rasvahapot voidaan kuljettaa muihin osastoihin, jotka ovat kompleksi seerumin albumiinin kanssa.
Näitä rasvahappoja ottavat vastaan lähes kaikki kudokset, paitsi aivot ja punasolut, sitten ne esteröidään taas triasyyliglyseroleiksi hapettamaan polttoaineena tai varastoimaan energiavarauksena.
Rasvapitoiset dieetit ovat pääasiallinen liikalihavuuden syy, koska ylimääräisiä kaloreita on varastoitava ja rasvakudoksen on laajennettava niin ylimääräisten nautittujen lipidien kuin myös endogeenisesti syntetisoitujen lipidien vastaanottamiseksi.
Ominaisuudet ja toiminnot
Esimerkiksi ihmiskehossa rasvahapot syntyvät joko asetyyli-CoA: n biosynteesiprosesseista tai rasvojen ja membraanifosfolipidien hydrolyyttisen prosessoinnin tuotteena.
Monet nisäkkäät eivät pysty syntetisoimaan joitain rasvahappoja, mikä tekee nämä välttämättömät komponentit heidän ruokavaliossaan.
Lipogeneesin päätehtävä liittyy energian varastointiin rasvojen (lipidien) muodossa, joka tapahtuu, kun kulutetaan enemmän hiilihydraatteja kuin kehon tarvitsee, jopa ylittäen glykogeenin maksavarastointikapasiteetin.
Tällä tavalla syntetisoidut lipidit varastoidaan valkoiseen rasvakudokseen, kehon pääasialliseen lipidien varastointipaikkaan.
Lipogeneesi tapahtuu kaikissa kehon soluissa, mutta rasvakudokset ja maksa ovat synteesin pääkohdat. Tämä reitti tapahtuu solusytoplasmassa, kun taas rasvahappojen hapettuminen tapahtuu mitokondrioosastoissa.
Lipogeneesiä ja sitä seuraavaa triglyseridien synteesiä seuraa erittäin matalatiheyksisten lipoproteiinipartikkelien, jotka tunnetaan nimellä VLDL (Very Low Density Lipoprotein), hiukkasten synteesi ja erittyminen, jotka kykenevät pääsemään verenkiertoon.
Sekä VLDL-hiukkaset että triglyseridit voidaan hydrolysoida maksan ulkopuolisten kudosten kapillaareissa, pääasiassa lihas- ja rasvakudoksissa energian vapauttamiseksi tai varastoimiseksi.
reaktiot
Hiiliatomien virtausta hiilihydraateissa olevasta glukoosista rasvahapoihin moduloi lipogeneesi ja se sisältää sarjan täysin koordinoituja entsymaattisia reaktioita.
1 -Glykolyyttinen reitti solujen sytosolissa on vastuussa verenkiertoon tulevan glukoosin prosessoinnista, jotta saadaan pyruvaatti, joka muuttuu asetyyli-CoA: ksi ja joka kykenee pääsemään Krebs-sykliin mitokondrioissa, joissa syntyy sitraattia.
2 - Lipogeenisen reitin ensimmäinen vaihe koostuu mitokondrioita jättävän sitraatin muuttumisesta asetyyli-CoA: ksi ATP-sitraattilyaasina (ACLY) tunnetun entsyymin vaikutuksella.
3-Tuloksena saatu asetyyli-CoA karboksyloidaan muodostaen malonyyli-CoA, reaktio, jota katalysoi asetyyli-CoA-karboksylaasi (ACACA).
4-Kolmas reaktio on reaktio, joka asettaa koko reitin rajoittavaa vaihetta, toisin sanoen hitaimman reaktion, ja koostuu malonyyli-CoA: n muuttumisesta palmitaatioon rasvahapposyntaasientsyymin (FAS) avulla.
5-Muut alavirtareaktiot auttavat muuntamaan palmitaatin muiksi monimutkaisemmiksi rasvahapoiksi, mutta palmitaatti on de novo-lipogeneesin päätuote.
Rasvahappojen synteesi
Rasvahappojen synteesi nisäkkäillä alkaa rasvahappojen syntaasikompleksilla (FAS), monitoiminnallisella ja multimeerisellä kompleksilla sytosolissa, joka syntetisoi palmitaattia (tyydyttynyt 16-hiilinen rasvahappo). Tässä reaktiossa se käyttää, kuten jo mainittiin, malonyyli-CoA: ta hiilen luovuttajana ja NADPH: ta kofaktorina.
FAS-homodimeeri-alayksiköt katalysoivat rasvahappojen synteesiä ja pidennystä kahdella hiiliatomilla kerrallaan. Näillä alayksiköillä on kuusi erilaista entsymaattista aktiivisuutta: asetyyylitransferaasi, B-ketoasyylisyntaasi, malonyyylitransferaasi, B-ketoasyylireduktaasi, B-hydroksiasyylidehydrataasi ja enoyylireduktaasi.
Erittäin pitkäketjuisten rasvahappojen pidentymisproteiinien (Elovl) perheen eri jäsenet ovat vastuussa FAS: n tuottamien rasvahappojen pidentymisestä. Alavirtaan ovat muut entsyymit, jotka vastaavat kaksoissidosten lisääntymisestä (desaturaatio) rasvahappoketjuihin.
Säätö
Lukuisat patofysiologiset olosuhteet liittyvät lipogeenisen reitin puutteelliseen säätelyyn, koska sen epäsäännöllisyydet keskeyttävät kehon lipidien homeostaasin.
Hiilihydraatteja sisältävä ruokavalio aktivoi maksan lipogeneesin, mutta on osoitettu, että se ei ole vain nautittujen hiilihydraattien määrä, vaan myös tyyppi hiilihydraatteja.
Kokeelliset tiedot osoittavat esimerkiksi, että yksinkertaisilla sokereilla, kuten fruktoosilla, on paljon voimakkaampia vaikutuksia aktivoida maksan lipogeneesi kuin muilla monimutkaisemmilla hiilihydraateilla.
Glukoosin glykolyyttinen metabolia on suuri hiilen lähde rasvahappojen synteesille.
Glukoosi indusoi myös lipogeenireittiin osallistuvien entsyymien ilmentymistä proteiineilla, jotka sitovat hiilihydraattivaste-elementtejä.
Veren glukoositasot stimuloivat myös näiden entsyymien ilmentymistä stimuloimalla insuliinin vapautumista ja estämällä glukagonin vapautumista haimassa. Tätä vaikutusta hallitaan steroliregulaattoreita sitovan proteiinin 1 (SREBP-1) kautta maksasoluissa ja adiposyyteissä.
Muilla säätelyreiteillä on paljon tekemistä endokriinisen järjestelmän ja erilaisten hormonien kanssa, jotka liittyvät epäsuorasti monien lipogeenisten entsyymien ilmentymiseen.
Viitteet
- Ameer, F., Scandiuzzi, L., Hasnain, S., Kalbacher, H., ja Zaidi, N. (2014). De novo lipogeneesi terveydessä ja sairauksissa. Aineenvaihdunta, 0–7.
- Lodhi, IJ, Wei, X. ja Semenkovich, CF (2011). Lipohyödyllisyys: de novo lipogeneesi metabolisen signaalin lähettäjänä. Endokrinologian ja aineenvaihdunnan trendit, 22 (1), 1–8.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemia (3. painos). San Francisco, Kalifornia: Pearson.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerin biokemian periaatteet. Omega Editions (5. painos).
- Samuel, VT (2011). Fruktoosin aiheuttama lipogeneesi: sokerista rasvaan insuliiniresistenssiin. Endokrinologian ja aineenvaihdunnan trendit, 22 (2), 60–65.
- Scherer, T., Hare, JO, Diggs-andrews, K., Schweiger, M., Cheng, B., Lindtner, C.,… Buettner, C. (2011). Aivoinsuliini säätelee rasvakudoksen lipolyysiä ja lipogeneesiä. Cell Metabolism, 13 (2), 183–194.
- Schutz, Y. (2004). Ruokarasvat, lipogeneesi ja energiatasapaino. Fysiologia ja käyttäytyminen, 83, 557–564.
- Strable, MS, & Ntambi, JM (2010). De novo-lipogeneesin geneettinen hallinta: rooli ruokavalion aiheuttamassa liikalihavuudessa. Kriittiset arvostelut biokemiassa ja molekyylibiologiassa, 45 (3), 199–214.
- Zaidi, N., Lupien, L., Kuemmerle, NB, Kinlaw, WB, Swinnen, J. V, & Smans, K. (2013). Lipogeneesi ja lipolyysi: Reitit, joita syöpäsolut hyödyntävät rasvahappojen rasvahappojen hankkimiseksi. Lipiditutkimuksen edistyminen, 52 (4), 585–589.