Lipogenesis הוא מסלול מטבולי העיקרי שבאמצעותו חומצות שומן הם שרשרת ארוכה מסונתז מפחמימות נצרך בעודף בתזונה. ניתן לשלב חומצות שומן אלה בטריגליצרידים באמצעות אסתרתן למולקולות גליצרול.
בתנאים רגילים, ליפוגנזה מתרחשת בכבד וברקמת השומן ונחשבת לאחת התורמות העיקריות לשמירה על הומאוסטזיס של טריגליצרידים בסרום הדם.
מבנה סינתז חומצות שומן אנושיות (FASN) (מקור: Emw
באמצעות
ויקימדיה Commons)
הטריגליצרידים הם מאגר האנרגיה העיקרי של הגוף והאנרגיה הכלולה בתוכם מופק הודות לתהליך המכונה ליפוליזה, שבניגוד לליפוגנזה מורכב מהפרדה ושחרור של מולקולות גליצרול וחומצות שומן לזרם הדם.
הגליצרול ששוחרר משמש מצע למסלול הגלוקונוגני וניתן להעביר חומצות שומן לתאים אחרים המורכבים באלבומין בסרום.
חומצות שומן אלה נלקחות כמעט בכל הרקמות למעט המוח והארית-רוציטים, ואז הן מועתקות לטריאציל-גליצריולים כדי להתחמצן כדלק או לאחסן כשמורת אנרגיה.
דיאטות עתירות שומן הן הגורם העיקרי להשמנה, מאחר ויש לאחסן עודף קלוריות ורקמת השומן חייבת להתרחב כך שתתאים גם לשומנים עודפים שנבלעו וגם לאלה המסונתזים בצורה אנדוגנית.
תכונות ופונקציות
בגוף האדם, למשל, חומצות שומן נובעות מתהליכים ביו-סינטטיים מאצטיל-CoA או כתוצר של עיבוד הידרוליטי של שומנים ופוספוליפידים ממברניים.
יונקים רבים אינם מסוגלים לסנתז חומצות שומן מסוימות, מה שהופך את המרכיבים החיוניים הללו לתזונתם.
הפונקציה העיקרית של ליפוגנזה קשורה לאחסון אנרגיה בצורת שומנים (ליפידים) המתרחשת כאשר צורכים כמות גדולה יותר של פחמימות ממה שהגוף זקוק לו, ואף עולה על יכולות האחסון הכבד של הגליקוגן.
השומנים המסונתזים בדרך זו מאוחסנים ברקמת שומן לבנה, אתר האחסון העיקרי של השומנים בגוף.
ליפוגנזה מתרחשת בכל תאי הגוף, עם זאת, רקמות השומן והכבד הם האתרים העיקריים לסינתזה. מסלול זה מתרחש בציטופלסמה של התא, ואילו חמצון של חומצות שומן מתרחש בתאים המיטוכונדריים.
לאחר הליפוגנזה והסינתזה לאחר מכן של הטריגליצרידים אחריהן סינתזה והפרשת חלקיקי ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה מאוד המכונה VLDL (חלקיק מאוד ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה), המסוגלים להיכנס לזרם הדם.
ניתן לחלק את חלקיקי ה- VLDL וגם את הטריגליצרידים בנימים ברקמות חוץ-כביות, בעיקר ברקמות שרירים ושמנים לשחרור או אחסון של אנרגיה.
תגובות
זרימת אטומי הפחמן מגלוקוז המצויים בפחמימות לחומצות שומן מתווסתת על ידי ליפוגנזה וכוללת סדרה של תגובות אנזימטיות מתואמות לחלוטין.
1 - המסלול הגליקוליטי בציטוזול של תאים אחראי על עיבוד הגלוקוז שנכנס מזרם הדם לייצור פירובאט, שהופך לאצטיל-CoA, המסוגל להיכנס למחזור קרבס במיטוכונדריה, שם מיוצר ציטראט. .
2-השלב הראשון במסלול הליפוגני מורכב מההמרה של הציטראט שמשאיר את המיטוכונדריה לאצטיל-CoA על ידי פעולה של אנזים המכונה ATP-citrate lyase (ACLY).
3-אצטיל-CoA המתקבל הוא קרבוקסילציה ליצירת מלוניל-CoA, תגובה המנותזת על ידי קרבוקסילאז אצטיל-CoA (ACACA).
4-התגובה השלישית היא התגובה המטילה את הצעד המגביל של המסלול כולו, כלומר התגובה האיטית ביותר, והיא מורכבת מההמרה של מלוניל-CoA לפלימיטציה על ידי אנזים חומצת שומן סינתז (FAS).
5-תגובות אחרות במורד הזרם עוזרות להמיר את הפליטייט לחומצות שומן מורכבות אחרות, עם זאת, הפליטייט הוא התוצר העיקרי של דה נובו ליפוגנזה.
סינתזת חומצות שומניות
הסינתזה של חומצות שומן אצל יונקים מתחילה במתחם חומצות השומן הסינתיז (FAS), קומפלקס רב-פונקציונאלי ומולטי-מרבי בציטוזול המסנתז פלמיטיט (חומצת שומן רוויה של 16 פחמן). לתגובה זו היא משתמשת, כאמור, במלוניל-CoA כתורם פחמן וב- NADPH כקופקטור.
יחידות היחידות ההומודימר של FAS מזרזות את הסינתזה וההארכה של חומצות שומן שני אטומי פחמן בכל פעם. לתת-יחידות אלה יש שש פעילויות אנזימטיות שונות: אצטיל טרנספרז, B-ketoacyl synthase, malonyl transferase, B-ketoacyl reductase, B-hydroxyacyl dehydratase, and Enoyl reductase.
בני משפחה שונים של חלבונים בעלי התארכות חומצות שומן ארוכות מאוד (Elovl) אחראים להארכת חומצות השומן המיוצרות על ידי FAS. במורד הזרם נמצאים אנזימים אחרים האחראים על החדרת קשרים כפולים (רוויה) בשרשראות חומצות השומן.
תַקָנָה
מצבים פתופיזיולוגיים רבים קשורים לוויסות לקוי של המסלול הליפוגני, מכיוון שאי סדרים בו מפריעים להומאוסטזיס של השומנים בגוף.
תזונה עשירה בפחמימות מפעילה ליפוגנזה בכבד, אך הוכח כי לא מדובר רק בכמות הפחמימות שנבלעות, אלא גם בסוג הפחמימות.
נתונים ניסויים מראים, למשל, שלסוכרים פשוטים כמו פרוקטוז יש השפעות הרבה יותר חזקות על הפעלת ליפוגנזה בכבד בהשוואה לפחמימות מורכבות אחרות.
מטבוליזם גלוקוליטי של גלוקוז מייצג מקור נהדר לפחמן לסינתזה של חומצות שומן.
הגלוקוז גורם גם לביטוי של האנזימים המעורבים במסלול הליפוגני באמצעות חלבונים הקושרים אלמנטים של תגובה פחמימות.
רמות הגלוקוז בדם גם מעוררות את הביטוי של אנזימים אלה על ידי גירוי לשחרור האינסולין ועיכוב שחרור הגלוקגון בלבלב. השפעה זו נשלטת באמצעות האלמנט הרגולטורי המחייב חלבון 1 (SREBP-1) בתאי כבד ואדיפוציטים.
דרכי רגולציה אחרות קשורות רבות למערכת האנדוקרינית והורמונים שונים הקשורים בעקיפין לביטוי של רבים מהאנזימים ליפוגניים.
הפניות
- עמר, פ., סקנדיוזי, ל., חסנין, ש., קלבאכר, ח., ו זיידי, נ. (2014). De novo lipogenesis בבריאות ומחלות. מטבוליזם, 0–7.
- Lodhi, IJ, Wei, X., & Semenkovich, CF (2011). יכולת ליפואוקסיות: דה-נובו ליפוגנזה כמשדר אות מטבולי. מגמות באנדוקרינולוגיה ובמטבוליזם, 22 (1), 1–8.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). ביוכימיה (מהדורה שלישית). סן פרנסיסקו, קליפורניה: פירסון.
- נלסון, DL ו- Cox, MM (2009). עקרונות לינגינגר של ביוכימיה. מהדורות אומגה (מהדורה חמישית).
- סמואל, VT (2011). ליפוגנזה הנגרמת על ידי פרוקטוז: מסוכר לשומן ועד עמידות לאינסולין. מגמות באנדוקרינולוגיה ובמטבוליזם, 22 (2), 60-65.
- Scherer, T., Hare, JO, Diggs-andrews, K., Schweiger, M., Cheng, B., Lindtner, C., … Buettner, C. (2011). בקרת אינסולין מוחית רקמות שומן ליפוליזה וליפוגנזה. מטבוליזם תאים, 13 (2), 183–194.
- Schutz, Y. (2004). שומן תזונתי, ליפוגנזה ואיזון אנרגטי. פיזיולוגיה והתנהגות, 83, 557–564.
- Strable, MS, & Ntambi, JM (2010). שליטה גנטית בדה נובו ליפוגנזה: תפקיד בהשמנה הנגרמת על ידי דיאטה. ביקורות ביקורתיות בביוכימיה ובביולוגיה מולקולרית, 45 (3), 199–214.
- זיידי, נ., לופיאן, ל., קוימרל, נ.ב., קינלוב, ווב, סווינן, ג'יי וי, וסמנס, ק '(2013). ליפוגנזה וליפוליזה: המסלולים המנוצלים על ידי תאי הסרטן לרכישת חומצות שומן חומצות שומן. התקדמות במחקר ליפידים, 52 (4), 585–589.