Synthese van lipidetypes en hun belangrijkste mechanismen

De Lipidesynthese Het bestaat uit een reeks enzymatische reacties door middel van de koolwaterstoffen met korte ketens worden gecondenseerd om moleculen met langere ketting te vormen die vervolgens verschillende chemische modificaties kunnen ondergaan.

Lipiden zijn een zeer gevarieerd soort biomoleculen gesynthetiseerd door alle levende cellen en zijn gespecialiseerd in meerdere essentiële functies voor het behoud van het leven van de cellen.

Enkele voorbeelden van gemeenschappelijke lipiden: glycerofosfolipiden, sterolen, glycerolipiden, vetzuren, sfingolipiden en prenols (bron: de originele uploader was LMAPS bij Engelse wikipedia. / GFDL 1.2 (http: // www.GNU.Org/licenties/oude licenties/FDL-1.2.html) via commons, aangepast door Raquel Parada)

Lipiden zijn de belangrijkste componenten van biologische membranen, een feit dat ze fundamentele moleculen maakt voor het bestaan ​​van cellen als geïsoleerde entiteiten in hun omgeving.

Sommige lipiden hebben ook gespecialiseerde functies zoals pigmenten, cofactoren, transporters, wasmiddelen, hormonen, intra-extracellulaire boodschappers, covalente ankers voor membraaneiwitten, enz. Daarom is het vermogen om verschillende soorten lipiden te synthetiseren cruciaal voor het overleven van alle levende organismen.

Deze grote groep verbindingen wordt traditioneel ingedeeld in verschillende categorieën of subgroepen: vetzuren (verzadigd en onverzadigd), glyceridecomplex lipiden (lipoproteïnen).

[TOC]

Soorten lipiden en hun belangrijkste synthesemechanismen

Alle reactiesequenties van lipide -biosyntheseroutes zijn endogonisch en reductief. Met andere woorden, ze gebruiken ATP allemaal als een energiebron en een verminderde elektrontransporter, zoals NADPH, als een reductievermogen.

Vervolgens zullen de belangrijkste reacties van de biosynthetische routes van de hoofdtypen van lipiden worden beschreven, dat wil zeggen van vet en eicosanoïde zuren, triacylglycerolen en fosfolipiden en sterolen (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol) (cholesterol).

- Vetzuursynthese

Vetzuren zijn uiterst belangrijke moleculen vanuit het oogpunt van lipide, omdat ze deel uitmaken van de meest relevante lipiden in cellen. Zijn synthese, in tegenstelling tot wat veel wetenschappers dachten tijdens de eerste studies, bestaat niet uit de omgekeerde route van hun β-oxidatie.

In feite vindt deze metabole route plaats in verschillende celcompartimenten en vereist de deelname van een tussenpersoon van drie koolstofatomen die bekend staan ​​als malonyl-CoA, wat niet nodig is bij oxidatie.

Malonyl-coa. Neuroteker / Pub -domein

Bovendien is het nauw verwant met de sulfhydrilgroepen van eiwitten die bekend staan ​​als Acyl Group Transporters (ACP, Engels Acyldrager -eiwitten)).

Over het algemeen is de synthese van vetzuren, met name die van de lange keten, een sequentieel proces waarbij vier stappen worden herhaald in elke "terugkeer", en tijdens elke terugkeer is er een verzadigde zure groep die het substraat is voor het volgende, dat impliceert een andere condensatie met een nieuwe malonyl-CoA-molecuul.

In elke draai of reactiecyclus strekt de vetzuurketen twee koolstofatomen uit, totdat een lengte van 16 atomen (palmitaat) bereikt, waarna de cyclus vertrekt.

Malonyl-Coa-formatie

Deze tussenpersoon van drie koolstofatomen is onomkeerbaar gevormd uit acetyl-CoA dankzij de werking van een acetyl-CoA-carboxylase-enzym, dat een biotineprostaatgroep heeft die covalent is gekoppeld aan het enzym en dat deelneemt aan deze katalyse in deze katalyse in deze katalyse in twee stappen.

In deze reactie wordt een carboxylgroep afgeleid van een bicarbonaatmolecuul (HCO3-) overgebracht naar de biotine bij een ATP-afhankelijke vorm, waarbij de biotinylgroep de functie vervult van de "tijdelijke transport" van het molecuul terwijl overdrachten naar acetyl-coa, Malonyl-Coa produceren.

Kan u van dienst zijn: Oxidasetest: fundering, procedure en gebruik

In de sequentie van synthese van vetzuren is het gebruikte reductiemiddel de NADPH en de activerende groepen zijn twee Tiol-groepen (-SH) die deel uitmaken van een multienzimatisch complex dat synthase-vetzuur wordt genoemd, dat het belangrijkst is in de synthetische katalyse.

In gewervelde dieren maakt het synthase -vetzuurcomplex deel uit van een enkele grote polypeptideketen, waarin de 7 enzymatische activiteiten die kenmerkend zijn voor de syntheseroute worden weergegeven, evenals de hydrolytische activiteit die nodig is om tussenpersonen aan het einde van de synthese af te geven.

Syntasa-vetzuurzymstructuur (Bron: Boehringer Ingelheim/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0) Via Wikimedia Commons)

De 7 enzymatische activiteiten van dit complex zijn: Acilo Group Transport-eiwit (ACP), Acetyl-CoA-ACP Transacetilas Cetoacil-ACP-reductase (KR), β-hydroxyacil-ACP dehydratasa (HD) en Anger-ACP-reductase (ER).

Voordat de condensatiereacties kunnen optreden om de vetzuurketen samen te stellen, worden de twee Tiol -groepen in het enzymatische complex "geladen" met de acylgroepen: allereerst wordt een acetyl -COA overgebracht naar de -SH -groep van een cysteïne In de β-cethoacyl-ACP-synthase van het complex, reactie gekatalyseerd door het acetyl-CoA-ACP-transacethyla-enzym (AT) (AT).

Vervolgens wordt een malonische groep overgebracht van een malonyl -CoA -molecuul naar de -SH -groep van de Acilo Group (ACP) -transporteur, maakt deel uit van de vetzuurcomplexsynthase.

De volgorde van vier reacties voor elke "terugkeer" van de reactiecyclus is als volgt:

1. Condensatie: Acetyl- en malonylgroepen "geladen" in het enzym zijn gecondenseerd om een ​​acetoacetyl -ACP -molecuul te vormen, dat is gekoppeld aan het ACP -gedeelte via een groep -SH. In deze stap is er een CO2-molecuul en wordt het gekatalyseerd door de β-zoacyl-ACP-synthase (de acetylgroep bezet de positie van "terminale methyl" van het acetoacetyl-ACP-complex).
2. Reductie van de carbonylgroep: de carbonylgroep in de C3-positie van de acetoacetyl-ACP wordt gereduceerd om D-β-hydroxuthutiril-ACP te vormen, reactie gekatalyseerd door de β-cethoacyl-ACP-reductase, die Nadph gebruikt als elektronendonor.
3. Uitdroging: C2- en C3-koolstofatomen van de D-β-hydroxibutiril-ACP zijn verstoken van watermoleculen en vormen een dubbele binding die eindigt met de productie van de nieuwe verbinding trans-∆2-butenoil-ACP. Dit proces wordt gemedieerd door een β-hydroxyacyl-ACP dehydratase (HD) enzym (HD).
4. Reductie van dubbele bindingen: de dubbele binding van de samenstelling gevormd in de uitdrogingsstap is verzadigd (gereduceerd) om aanleiding te geven tot butiril-ACP door de reactie die wordt gekatalyseerd door het enzym woede-ACP-reductase (ER), die ook NADPH gebruikt als een reductiemiddel.

De synthesiereacties treden op totdat een palmitaatmolecuul (16 koolstofatomen) wordt gevormd, dat wordt gehydrolyseerd van het enzymatische complex en wordt afgegeven als een mogelijke voorloper voor vetzuren met grotere lengteketens, die worden geproduceerd door verlengingssystemen van vetzuren die zich in de glad bevinden deel van het endoplasmatische reticulum en in de mitochondria.

Het kan je van dienst zijn: fauna en flora van de Peruaanse Zee

De andere modificaties die deze moleculen kunnen lijden, zoals de deaturaties, worden bijvoorbeeld gekatalyseerd door verschillende enzymen, die in het algemeen voorkomen in het gladde endoplasmatisch reticulum.

- Synthese van eicosanoïden

Eicosanoïden zijn cellipiden die functies hebben zoals "korte" messenger -moleculen, geproduceerd door sommige stoffen om te communiceren met hun aangrenzende stoffen. Deze moleculen worden gesynthetiseerd uit meervoudig onverzadigde vetzuren van 20 koolstofatomen.

Prostaglandins

In reactie op een hormonale stimulus valt het fosfolipase -enzym membraanfosfolipiden aan en brengt Araquidonato uit van glycerol koolstof 2. Deze verbinding wordt omgezet in prostaglandines dankzij een enzym van het gladde endoplasmatische reticulum met bifunctionele activiteit: cyclooxygenase (COX) of prostaglandine H2 -synthase.

Thromboxan

Prostaglandines kunnen worden omgezet in Thromboxans dankzij de Thromboxan -synthaseful in de bloedplaten (trombocyten). Deze moleculen nemen deel aan de eerste stappen van bloedstolling.

- Synthese van triacylglyceroles

Vetzuren zijn fundamentele moleculen voor de synthese van andere meer complexe verbindingen in cellen, zoals triacylglycerolen of lipideglycerofosfolipide lipiden membraan (processen die afhankelijk zijn van cellulaire metabolische behoeften).

Dieren produceren triacylglycerolen en glyceofosfalipiden uit twee gemeenschappelijke voorlopers: de vet-CoA-acyl en 3-fosfaat L-glycerol. Vet-CoA-acyl wordt geproduceerd door acyl-CoA-synthesa's die deelnemen aan β-oxidatie, terwijl 3-fosfaat L-glycerol wordt verkregen uit glycolyse en door werking van twee alternatieve enzymen: 3-fosfaatglycerol dehydrogenase en kinaseglycerol.

De triacylglycerolen worden gevormd door de reactie tussen twee moleculen van FLO-CoA acil en een 3-fosfaat diacylglycerolmolecuul; Deze overdrachtsreacties worden gekatalyseerd door specifieke transferasen.

In deze reactie is er aanvankelijk fosfatidinezuur, dat wordt gedefosforyleerd door een enzymfosfatidezuurfosfatase om 1,2-diacylglycerol te produceren, dat opnieuw in staat is om een ​​derde molecuul vet-COA acyl te accepteren, producerende triacilglycerollolly.

- Synthese van fosfolipiden

Fosfolipiden zijn extreem variabele moleculen, zoals veel verschillende kunnen vormen door de combinatie van vetzuren en "kop" groepen met het glycerol -skelet (glyceofosfolipiden) of sphinosine (sfingolipiden) die ze karakteriseren.

The general assembly of these molecules requires the synthesis of the skeleton of glycerol or spherical, of the union with the corresponding fatty acids, either by sterification or amidation, the addition of a hydrophilic “head” group through a phosphodiéster bond and,, If necessary , de wijziging of uitwisseling van deze laatste groepen.

In eukaryoten vindt dit proces plaats in het gladde endoplasmatische reticulum en ook in het interne mitochondriale membraan, waar ze voor onbepaalde tijd kunnen blijven of van waar ze kunnen worden getransloceerd naar andere plaatsen.

Reactiestappen

De eerste stappen van de synthesiereactie van glycerofosfolipiden zijn equivalent aan die van de productie van triacylglycerolen, omdat een 3-fosfaat glycerolmolecuul wordt versterkend tot twee vetzuurmoleculen in koolstoffen 1 en 2, waardoor fosfatidezuur wordt gevormd,. Het is gebruikelijk om fosfolipiden te vinden met verzadigde vetzuren in de C1 en onverzadigd in de C2 van glycerol.

Kan u van dienst zijn: resistina

Fosfatidinezuur kan ook worden geproduceerd door fosforylering van een diacylglycerolmolecuul dat al is gesynthetiseerd of "gerecycled".

De "kop" polaire groepen van deze moleculen worden gevormd via fosfodiéster -links. Het eerste dat zou moeten gebeuren om dit proces correct te laten zijn, is de "activering" van een van de hydroxylgroepen die aan het proces deelneemt door middel van hydroxyl die deelneemt aan de reactie.

Als dit molecuul bindt aan diacylglycerol, wordt CDP-diacylglycerol gevormd (de "geactiveerde" vorm van fosfatidinezuur), maar dit kan ook gebeuren op de hydroxylgroep van de groep "hoofd".

In het geval van fosfatidylserine, bijvoorbeeld, wordt dicilglycerol geactiveerd door condensatie van het fosfatidinezuurmolecuul met een trif-citidine cytidinemolecuul (CTP), die CDP-dacylglycerol vorm.

Als een MMP-molecuul (cytidinemonofosfaat) door een nucleofiele aanval van de serine- of hydroxylhydroxyl in de koolstof 1 van de 3-fosfaatglycerol beweegt.

Beide moleculen die op deze manier worden geproduceerd, dienen als voorlopers voor andere membraanlipiden, die vaak biosynthetische routes van elkaar delen.

- Cholesterolsynthese

Cholesterol is een essentieel molecuul voor dieren die kunnen worden gesynthetiseerd door zijn cellen, dus het is niet essentieel in het dagelijkse dieet. Dit molecuul van 27 koolstofatomen wordt geproduceerd uit een voorloper: acetaat.

Dit complexe molecuul wordt gevormd uit acetyl-CoA in vier hoofdfasen:

1. Condensatie van drie acetaateenheden om de mevalonato te vormen, een intermediair molecuul van 6 koolstofatomen (eerst een acetoacetyl-CoA-molecuul wordt gevormd met twee acetyl-CoA (tiolase-enzyme) en vervolgens COA) (HMG-CoA syntheta-enzym). De Mevalonato wordt gevormd uit de HMG-CoA en dankzij het HMG-CoA-reductase-enzym.
2. Mevalonato -conversie in isopreen -eenheden. Eerste 3 fosfaatgroepen worden overgebracht van 3 ATP -moleculen naar Mevalonato. Een van de fosfaten gaat verloren samen met de aangrenzende carbonylgroep en wordt gevormd
3. Polymerisatie of condensatie van 6 isopreeneenheden van 5 koolstofatomen om de 30 -koolstofatomen (een lineair molecuul) te vormen (een lineair molecuul).
4. Cicratie van de escualean om de 4 ringen van de steroïde kern van cholesterol te vormen en daaropvolgende chemische veranderingen: oxidaties, migratie en eliminatie van methylgroepen, enz., Wat levert cholesterol op.

Referenties

1. Garrett, r. H., & Grisham, c. M. (2001). Principes van biochemie: met een menselijke focus. Brooks/Cole Publishing Company.
2. Murray, r. K., Granner, D. K., Mayes, p. NAAR., & Rodwell, V. W. (2014). Harper's geïllustreerde biochemie. McGraw-Hill.
3. Nelson, D. L., Lehninger, een. L., & Cox, m. M. (2008). Lehninger -principes van biochemie. Macmillan.
4. Jacquemyn, J., Cascaho, een., & Goodchild, r. EN. (2017). De ins en outs van endoplasmatisch reticulum - gecontroleerde lipide biosynthese. Embo Reports, 18 (11), 1905-1921.
5. Ohlrogge, j., & Bladeren, J. (negentienvijfennegentig). Lipide biosynthese. De plantencel, 7 (7), 957.