Lipogenezei este principala cale metabolică prin care acizii grași cu catenă lungă sunt sintetizați din carbohidrati consumate in exces in dieta. Acești acizi grași pot fi încorporați în trigliceride prin esterificarea lor la moleculele de glicerol.
În condiții normale, lipogeneza apare în ficat și în țesutul adipos și este considerat unul dintre principalii contribuitori la menținerea homeostazei trigliceridelor în serul sanguin.
Structura sintazei acidului gras uman (FASN) (Sursa: Emw
prin
Wikimedia Commons)
Trigliceridele sunt principalul rezervor de energie al organismului, iar energia conținută în acestea este extrasă datorită unui proces cunoscut sub numele de lipoliză, care, contrar lipogenezei, constă în separarea și eliberarea moleculelor de glicerol și acizilor grași în fluxul sanguin.
Glicerolul eliberat servește ca substrat pentru calea gluconeogenă și acizii grași pot fi transportați în alte compartimente complexate cu albumină serică.
Acești acizi grași sunt preluate de aproape toate țesuturile, cu excepția creierului și a eritrocitelor, apoi sunt esterificate la triacilgliceroli din nou pentru a fi oxidate sub formă de combustibili sau depozitate ca rezervă de energie.
Dietele bogate în grăsimi sunt principala cauză a obezității, deoarece excesul de calorii trebuie păstrat, iar țesutul adipos trebuie să se extindă pentru a găzdui atât lipidele ingerate în exces, cât și cele sintetizate endogen.
Caracteristici și funcții
În corpul uman, de exemplu, acizii grași apar fie din procese biosintetice din acetil-CoA, fie ca produs al procesării hidrolitice a grăsimilor și fosfolipidelor membranare.
Multe mamifere nu sunt în măsură să sintetizeze unii acizi grași, ceea ce face ca aceste componente esențiale ale dietei lor.
Funcția principală a lipogenezei are legătură cu stocarea energiei sub formă de grăsimi (lipide) care apare la consumarea unei cantități mai mari de carbohidrați decât organismul are nevoie, depășind chiar și capacitățile hepatice de stocare a glicogenului.
Lipidele sintetizate pe această cale sunt depozitate în țesutul adipos alb, principalul loc de depozitare a lipidelor din organism.
Lipogeneza apare în toate celulele corpului, cu toate acestea, țesuturile adipoase și ficatul sunt principalele site-uri de sinteză. Această cale apare în citoplasma celulară, în timp ce oxidarea acidului gras are loc în compartimentele mitocondriale.
Lipogeneza și sinteza ulterioară a trigliceridelor este urmată de sinteza și secreția particulelor de lipoproteină cu densitate foarte mică cunoscute sub numele de particule VLDL (Very Low Density Lipoprotein), care sunt capabile să intre în fluxul sanguin.
Atât particulele VLDL cât și trigliceridele pot fi hidrolizate în capilarele țesuturilor extra-hepatice, în principal în țesuturile musculare și adipoase pentru eliberarea sau stocarea de energie.
reacţii
Fluxul de atomi de carbon de la glucoza prezent în carbohidrați la acizii grași este modulat prin lipogeneză și include o serie de reacții enzimatice perfect coordonate.
1-Calea glicolitică din citosolul celulelor este responsabilă de prelucrarea glucozei care intră din fluxul sanguin pentru a produce piruvat, care este transformată în acetil-CoA, capabilă să intre în ciclul Krebs în mitocondrii, unde este produs citratul .
2-Primul pas al căii lipogenice constă în conversia citratului care părăsește mitocondria în acetil-CoA prin acțiunea unei enzime cunoscute sub denumirea de ATP-citrat liza (ACLY).
3-Acetil-CoA rezultat este carboxilat pentru a forma malonil-CoA, o reacție catalizată de o acetil-CoA carboxilază (ACACA).
4-A treia reacție este reacția care impune etapa de limitare a întregii rute, adică cea mai lentă reacție, și constă în conversia malonil-CoA în palmitate printr-o enzimă a acidului gras sintaza (FAS).
5-Alte reacții în aval ajută la transformarea palmitatului în alți acizi grași mai complexi, cu toate acestea, palmitatul este principalul produs al lipogenezei de novo.
Sinteza de acizi grași
Sinteza acizilor grași la mamifere începe cu complexul de sintază a acidului gras (FAS), un complex multifuncțional și multimeric din citozolul care sintetizează palmitatul (un acid gras saturat cu 16 carbon). Pentru această reacție se folosește, după cum sa menționat deja, malonil-CoA ca donator de carbon și NADPH ca cofactor.
Subunitățile homodimer FAS catalizează sinteza și alungirea acizilor grași doi atomi de carbon la un moment dat. Aceste subunități au șase activități enzimatice diferite: acetil transferaza, B-cetoacil sintaza, malonil transferaza, B-cetoacil reductază, B-hidroxiacil dehidratază și enoil reductază.
Diferitii membri ai unei familii de proteine de alungire a acidului gras cu lant lung (Elovl) sunt responsabili de alungirea acizilor grași produși de FAS. În aval sunt alte enzime responsabile de introducerea legăturilor duble (desaturarea) în lanțurile de acizi grași.
Regulament
Numeroase afecțiuni fiziopatologice au legătură cu reglarea defectuoasă a căii lipogene, deoarece neregularitățile din ea întrerup homeostazia lipidelor corporale.
O dietă bogată în carbohidrați activează lipogeneza hepatică, dar s-a demonstrat că nu este doar cantitatea de carbohidrați ingerată, ci și tipul de carbohidrați.
Datele experimentale arată, de exemplu, că zaharurile simple, cum ar fi fructoza, au efecte mult mai puternice în activarea lipogenezei hepatice decât a altor carbohidrați mai complexi.
Metabolizarea glucolitică a glucozei reprezintă o sursă excelentă de carbon pentru sinteza acizilor grași.
Glucoza induce, de asemenea, expresia enzimelor implicate în calea lipogenă cu ajutorul proteinelor care leagă elementele de răspuns ale carbohidraților.
Nivelurile de glucoză din sânge stimulează, de asemenea, expresia acestor enzime, stimulând eliberarea de insulină și inhibând eliberarea de glucagon în pancreas. Acest efect este controlat prin proteina 1 de legare a elementului de reglare a sterolului (SREBP-1) în celulele hepatice și adipocite.
Alte căi de reglementare au o mare legătură cu sistemul endocrin și cu diferiți hormoni legați indirect de expresia multor enzime lipogene.
Referințe
- Ameer, F., Scandiuzzi, L., Hasnain, S., Kalbacher, H., & Zaidi, N. (2014). Lipogeneza de novo în sănătate și boli. Metabolism, 0–7.
- Lodhi, IJ, Wei, X. și Semenkovich, CF (2011). Lipoexpediență: lipogeneză de novo ca transmițător de semnal metabolic. Tendințe în Endocrinologie și Metabolism, 22 (1), 1–8.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biochimie (ediția a III-a). San Francisco, California: Pearson.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Principiile biochimiei Lehninger. Ediții Omega (ediția a 5-a).
- Samuel, VT (2011). Lipogeneza indusă de fructoză: de la zahăr la grăsime la rezistență la insulină. Tendințe în Endocrinologie și Metabolism, 22 (2), 60–65.
- Scherer, T., Hare, JO, Diggs-andrews, K., Schweiger, M., Cheng, B., Lindtner, C., … Buettner, C. (2011). Insulina creierului controlează lipoliza tesutului adipos și lipogeneza. Metabolism celular, 13 (2), 183–194.
- Schutz, Y. (2004). Grăsimi dietetice, lipogeneză și echilibru energetic. Fiziologie și comportament, 83, 557–564.
- Strable, MS, & Ntambi, JM (2010). Controlul genetic al lipogenezei de novo: rol în obezitatea indusă de dietă. Recenzii critice în biochimie și biologie moleculară, 45 (3), 199-214.
- Zaidi, N., Lupien, L., Kuemmerle, NB, Kinlaw, WB, Swinnen, J. V, & Smans, K. (2013). Lipogeneza și lipoliza: căile exploatate de celulele canceroase pentru a dobândi acizi grași Acizi grași. Progresul în cercetarea lipidelor, 52 (4), 585-89.