A lipogenezis a fő metabolikus út, amelyen keresztül a zsírsavakat hosszú távon szintetizálják az étrendben túlzottan fogyasztott szénhidrátokból. Ezek a zsírsavak beépíthetők a trigliceridekbe glicerinmolekulákká történő észterezésük révén.
Normál körülmények között a lipogenezis a májban és a zsírszövetben fordul elő, és a vér szérumában a triglicerid homeosztázis fenntartásának egyik fő tényezője.
Az emberi zsírsav-szintáz (FASN) szerkezete (Forrás: Emw
a
Wikimedia Commons segítségével)
A trigliceridek a test fő energiatartója, és az azokban lévő energiát a lipolízisnek nevezett eljárásnak köszönhetően nyerik ki, amely ellentétben a lipogenezissel a glicerin és a zsírsavmolekulák elválasztását és felszabadítását jelenti a véráramba.
A felszabadult glicerin szubsztrátként szolgál a glükoneogenikus útvonal számára, és a zsírsavakat más szérumalbuminnal komplexet tartalmazó rekeszekbe is szállíthatjuk.
Ezeket a zsírsavakat az agy és az eritrociták kivételével szinte az összes szövet felveszi, majd triacil-glicerinekké észtereztetik, hogy ismét üzemanyagként oxidálódjanak vagy energiatartalékként tárolódjanak.
A zsírtartalmú étrend az elhízás fő oka, mivel a fölösleges kalóriákat tárolni kell, és a zsírszövetnek meg kell terjednie, hogy befogadja mind a felesleges fogyasztott lipideket, mind az endogén módon szintetizált lipideket.
Jellemzők és funkciók
Az emberi testben például a zsírsavak vagy az acetil-CoA bioszintéziséből származnak, vagy a zsírok és a membrán foszfolipidek hidrolitikus feldolgozásának terméke.
Sok emlős nem képes egyes zsírsavakat szintetizálni, ami étrendjük ezeket a lényeges összetevőket teszi lehetővé.
A lipogenezis fő funkciója az energia tárolása zsírok (lipidek) formájában, amely akkor fordul elő, ha a testnek nagyobb mennyiségű szénhidrátot fogyaszt, mint amennyit a test igényel, még ha meghaladja a glikogén májban történő tárolási képességét is.
Az így szintetizált lipideket fehér zsírszövet tárolja, amely a test fő lipidtároló helye.
A lipogenezis a test sejtjeiben fordul elő, azonban a szintézis fő helyszínei a zsírszövetek és a máj. Ez az út a sejt citoplazmájában fordul elő, míg a zsírsav-oxidáció a mitokondriális rekeszekben fordul elő.
A lipogenezist és a későbbi trigliceridek szintézisét nagyon alacsony sűrűségű lipoprotein részecskék szintézise és kiválasztása követi, amelyeket VLDL néven ismertek (nagyon alacsony sűrűségű lipoprotein), amelyek képesek bejutni a véráramba.
Mind a VLDL részecskék, mind a trigliceridek hidrolizálhatók az extra-májas szövetek kapillárisaiban, főleg izom- és zsírszövetekben az energia felszabadítása vagy tárolása céljából.
reakciók
A szénatomok áramlását a szénhidrátokban lévő glükózból a zsírsavakba a lipogenezis modulálja, és egy sor tökéletesen koordinált enzimatikus reakciót tartalmaz.
1 - A sejtek citoszoljában levő glikolitikus út a véráramból belépő glükóz feldolgozásáért felelős, hogy piruvatot állítson elő, amely acetil-CoA-ké alakul át, és képes belépni a Krebs-ciklusba a mitokondriumokban, ahol citrát képződik.
2 - A lipogén út első lépése az, hogy a mitokondriumokat acetil-CoA-ként elhagyó citrát átalakul egy ATP-citrát-láz (ACLY) néven ismert enzim hatására.
3-A kapott acetil-CoA-t karboxilezzük, így malonil-CoA-t kapunk, amelyet egy acetil-CoA-karboxiláz (ACACA) katalizál.
4 - A harmadik reakció az a reakció, amely a teljes út korlátozó lépését írja elő, azaz a leglassabb reakciót, és abból áll, hogy a malonil-CoA-t átalakítják zsírsav-szintáz (FAS) enzim által palmmitáttá.
Az 5-downstream reakciók segítenek a palmitát más bonyolultabb zsírsavakká történő átalakításában, azonban a palmitate a de novo lipogenesis fő terméke.
Zsírsav szintézis
Az emlősökben a zsírsavak szintézise a zsírsav-szintáz komplexen (FAS) kezdődik, amely egy multifunkcionális és multimer komplex a citoszolban, amely szintetizálja a palmitátot (telített 16-szén zsírsav). Ehhez a reakcióhoz, amint már említettük, malonil-CoA mint szén donor, és NADPH mint kofaktor.
A FAS homodimer alegységek egyidejűleg két szénatom zsírsav szintézisét és meghosszabbítását katalizálják. Ezeknek az alegységeknek hat különböző enzimatikus aktivitása van: acetil-transzferáz, B-ketoacil-szintáz, malonil-transzferáz, B-ketoacil-reduktáz, B-hidroxi-acil-dehidratáz és enoil-reduktáz.
A nagyon hosszú láncú zsírsav-meghosszabbító fehérjék (Elovl) családjának különböző tagjai felelősek az FAS által termelt zsírsavak megnyúlásáért. A downstream más enzimek, amelyek felelősek a kettős kötések bevezetéséért (deszaturációért) a zsírsavláncokban.
Szabályozás
Számos patofiziológiai állapot van kapcsolatban a lipogén út hibás szabályozásával, mivel az abban kialakult rendellenességek megszakítják a test lipid homeosztázisát.
A szénhidrátban gazdag étrend aktiválja a máj lipogenezist, de kimutatták, hogy nemcsak a bevitt szénhidrátok mennyisége, hanem a szénhidrátok típusa is.
Kísérleti adatok azt mutatják, hogy például az egyszerű cukrok, például a fruktóz sokkal erősebb hatást gyakorolnak a máj lipogenezisének aktiválására, mint más összetettebb szénhidrátok.
A glükóz glükolitikus metabolizmusa nagy szénforrás a zsírsavak szintézisében.
A glükóz indukálja a lipogén úton részt vevő enzimek expresszióját olyan fehérjék révén is, amelyek kötik a szénhidrát válasz elemeket.
A vér glükózszintje stimulálja ezen enzimek expresszióját azáltal, hogy serkenti az inzulin felszabadulását és gátolja a hasnyálmirigyben a glukagon felszabadulását. Ezt a hatást a szterin szabályozóelemet kötő 1. protein (SREBP-1) szabályozza a májsejtekben és az adipocitákban.
Más szabályozási utaknak sok köze van az endokrin rendszerhez és a különféle hormonokhoz, amelyek közvetett módon kapcsolódnak sok lipogén enzim expressziójához.
Irodalom
- Ameer, F., Scandiuzzi, L., Hasnain, S., Kalbacher, H., és Zaidi, N. (2014). De novo lipogenesis az egészségben és a betegségekben. Metabolizmus, 0–7.
- Lodhi, I. J., Wei, X. és Semenkovich, CF (2011). Lipo-hatékonyság: de novo lipogenesis metabolikus jelátvivőként. Trendek az endokrinológiában és anyagcserében, 22. (1), 1–8.
- Mathews, C., van Holde, K., és Ahern, K. (2000). Biokémia (3. kiadás). San Francisco, Kalifornia: Pearson.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger Biokémiai alapelvek. Omega Editions (5. kiadás).
- Samuel, VT (2011). A fruktóz indukálta lipogenezis: a cukortól a zsírig az inzulinrezisztenciáig. Trends in Endocrinology & Metabolism, 22. (2), 60–65.
- Scherer, T., Hare, JO, Diggs-andrews, K., Schweiger, M., Cheng, B., Lindtner, C.,… Buettner, C. (2011). Az agyinzulin szabályozza a zsírszöveti lipolízist és a lipogenezist. Cell Metabolism, 13 (2), 183–194.
- Schutz, Y. (2004). Élelmi zsír, lipogenezis és energia-egyensúly. Physiology & Behavior, 83, 557–564.
- Strable, MS és Ntambi, JM (2010). A de novo lipogenezis genetikai szabályozása: szerepe az étrend által kiváltott elhízásban. Kritikus áttekintés a biokémiában és a molekuláris biológiában, 45 (3), 199–214.
- Zaidi, N., Lupien, L., Kuemmerle, NB, Kinlaw, WB, Swinnen, J. V. és Smans, K. (2013). Lipogenezis és lipolízis: A rákos sejtek által kihasznált útvonalak zsírsavak zsírsavak előállításához. Haladás a lipidkutatásban, 52 (4), 585–589.