Syntéza mastných kyselín začína z acetylkoenzýmu A a zodpovedá zhruba opačnej ceste ich degradácie; pri syntéze mastných kyselín sa k východiskovému acetylkoenzýmu A pridáva séria fragmentov hydrogénuhličitanu
Syntéza mastných kyselín je úplne cytoplazmatická (tj. Enzýmy, ktoré katalyzujú túto syntézu, sa nachádzajú v cytoplazme). Acetylkoenzým A používaný v cytoplazme na syntézu mastných kyselín je mitochondriálneho pôvodu: malá časť je transportovaná karnitínom pôsobením dvoch enzýmov acyltransferázy (jeden cytoplazmatický a jeden mitochondriálny) a translokačného enzýmu. Časť acetyl koenzým A mitochondriálneho pôvodu sa získava špecializovanou cestou: citrát lyáza (názov je odvodený od prvého enzýmu tejto cesty).
Acetylkoenzým A prítomný v mitochondriách pochádza z glykolýzy po pôsobení pyruvátdehydrogenázy; Acetyl koenzým A podlieha pôsobeniu enzýmu citrát syntázy: tento enzým katalyzuje tvorbu citrátu reakciou acetyl koenzýmu A s oxaloacetátom. Ak je Krebsov cyklus schopný uspokojiť energetické potreby, spustí sa citrát (množstvo, ktoré nie je potrebné v Krebsov cyklus) môže opustiť mitochondrie a dostať sa do cytoplazmy, kde enzým citrát lyázy, ktorý vydáva energiu, ho premieňa späť na acetylkoenzým A a oxaloacetát. Týmto spôsobom je možné mať v cytoplazme k dispozícii acetylkoenzým A; vytvorený oxaloacetát sa však musí vrátiť do mitochondrií, aby bol opäť dostupný pre enzým citrát syntázy.
Oxaloacetát sa potom pôsobením enzýmu transformuje na malát malátdehydrogenáza cytoplazmatický (použije sa cytoplazmatický NADH): malát je priepustný metabolit a môže sa znova dostať do mitochondrií, kde sa pôsobením enzýmu mitochondriálnej malátdehydrogenázy premieňa na oxaloacetát (získa sa aj NADH); cytoplazmatický pacient môže alternatívne podstúpiť pôsobenie jablčného enzýmu, ktorý vykonáva dekarboxyláciu a dehydrogenáciu, a prevedie ho na pyruvát. Jablečný enzým funguje na NADP + (je podobný nikotínamidadenindinukleotidu, ale na rozdiel od tohto má na druhej hydroxylovej skupine na jednej z dvoch ribózových jednotiek fosforečnú skupinu), preto pri prechode z malátu na pyruvát vzniká NADPH ( ktorý sa používa v biosyntéze) Pyruvát potom vstupuje do mitochondrií, kde sa pôsobením pyruvátkarboxylázy transformuje na oxaloacetát alebo prostredníctvom pyruvátdehydrogenázy na acetylkoenzým A.
Pozrime sa na príklad: na syntézu kyseliny palmitovej (reťazec so šestnástimi atómami uhlíka) je potrebných osem molekúl acetylkoenzýmu A, ale iba jedna z nich sa používa ako taká: sedem molekúl acetylkoenzýmu A sa pomocou „enzýmu“ premení na malonylový koenzým A acetyl koenzým A karboxyláza (tento enzým používa molekulu CO2 a ako kofaktor má biotín).
Enzým karboxylázy acetylkoenzýmu A môže existovať v takmer neaktívnej dispergovanej forme a v aktívnej agregovanej forme (asi dvadsať jednotiek); prechod z dispergovanej na agregovanú formu nastáva, keď je v cytoplazme „vysoká koncentrácia citrátu: citrát je pozitívny modulátor enzýmu karboxylázy acetylkoenzýmu A.
Enzým acetylkoenzým A karboxylázy má ďalšie pozitívne (inzulín) a negatívne (glukagón, adrenalín a acyl koenzým A) modulátory.
Budeme analyzovať syntézu mastných kyselín v baktérii escherichia coli, v ktorej k tejto syntéze dochádza pôsobením siedmich odlišných proteínov; v eukaryotických bunkách je mechanizmus syntézy mastných kyselín podobný mechanizmu baktérií, ale v eukaryotoch je sedem enzýmov zodpovedných za syntézu zoskupených do dvoch multienzymových komplexov A a B.
V baktériách sedem rôznych génov kóduje:
- ACP (acylový nosičový proteín);
- ACP-acetyl transacetyláza;
- ACP.malonyl transacetyláza;
- p-keto-acyl-ACP syntáza (kondenzačný enzým);
- p-keto-acyl-ACP reduktáza;
- D-β-hydroxy-acyl dehydratáza;
- enoil-ACP redigovaný.
V eukaryotoch dva gény kódujú:
Podjednotka A.
AKT;
Kondenzačný enzým
β-keto-acyl-ACP reduktáza.
Podjednotka B
ACP-acetyl transacetyláza;
ACP-malonyl transacetyláza;
D-β-hydroxy-acyl dehydratáza;
enoil-ACP redigovaný.
Sedem bielkovín Escherichia coli je usporiadaných tak, že existuje centrálny (ACP) a ďalších šesť okolo neho.
Na jeho enzymatickom pôsobení sa podieľajú dve sulfhydrylové skupiny: jedna patrí k cysteínu a jedna patrí k dlhému ramenu fosfopantheteínu; ACP sa viaže na substrát, ktorý je cez rameno fosfopanthetheine v kontakte s inými enzýmami, ktoré sú tak schopné vykonávať svoje enzymatické pôsobenie.
Acetylkoenzým A (prostredníctvom ACP acetyltransacylázy) sa viaže na enzým ACP (presnejšie na síru cysteínu tvoriaceho cysteylový derivát) a uvoľňuje sa koenzým A; potom zasahuje ACP-malonyl transacyláza, ktorá katalyzuje útok malonyl na fosfopanthetheine (aj pri tomto procese sa uvoľňuje koenzým A, ktorý bol pôvodne viazaný na malonyl).
Ďalší krok zahŕňa β-keto-acyl ACP syntázu, ktorá je kondenzujúcim enzýmom: umožňuje fúziu medzi týmito dvoma kostrami; malonyl je ľahko dekarboxylovaný a vzniká karbonyl acetylového derivátu cysteínu: cysteín sa uvoľňuje a vzniká β-keto (acetyl acetyl) fosfopantetínový derivát.
Následne zasiahne β-keto-acyl-ACP reduktáza, ktorá redukuje karbonyl ďalej na enzým ACP (hydroxid je tvorený NADPH, ktorý je redukovaný na NADP +).
Teraz pôsobí 3-hydroxyacyl ACP dehydratáza (dochádza k dehydratácii), čo vedie k tvorbe nenasýteného systému (alkénu).
Ďalší proces zahŕňa enoyl-ACP-reduktázu (vykonáva hydrogenáciu: vytvorí sa alkán a NADPH sa redukuje na NADP +).
Posledná fáza zahŕňa konverziu acylového produktu získaného z prvého cyklu na zlúčeninu schopnú začať druhý cyklus: enzým transacyláza prenáša acyl na cysteín, pričom ponecháva voľné miesto pantetínu, ktoré bude teraz ochotné viazať ďalší malonyl.
Pri β-oxidácii sa molekula FAD používa na získanie nenasýteného a-β metabolitu trans enoyl koenzýmu A dehydrogenáciou; pri syntéze mastných kyselín sa namiesto toho používa molekula NADPH na vyvolanie opačnej reakcie.
Obvykle sa syntetizujú mastné kyseliny so šestnástimi atómami uhlíka, ale je možné vyrobiť aj mastné kyseliny s osemnástimi, dvadsiatimi alebo dvadsiatimi dvoma atómami uhlíka; mastné kyseliny sa potom esterifikujú za vzniku triglyceridov s aktivovaným glycerolom (tj. glycerol-3-fosfát). Posledne uvedené je možné získať z dihydroxyacetónfosfátu pôsobením enzýmu glycerol fosfát dehydrogenáza alebo z glycerolu prostredníctvom enzýmu glycerol kináza.
Syntetizované mastné kyseliny sa musia odoslať do tukového tkaniva; sú transportované v krvnom obehu vo forme triglyceridov alebo čiastočne ako také s použitím transportného proteínu, ktorým je albumín.
