Foregår i endoplasmatisk retikulum Fettsyresyntese Foregår i endoplasmatisk retikulum Winnie Eskild, IMBV 2004

Lipiders forskjelligartede funksjoner Vi er avhengige av mange forskjellige lipidmolekyler for å opprettholde alle organismens funksjoner Syntese av palmitat ligger til grunn for utforming av mange lipider Eksempler på viktige lipidfunksjoner: Energilager Mange typer cellemembran komponenter Pigmenter Kofaktorer Detergenter Transportmolekyler Hormoner Signalmolekyler: intra- og ekstracellulære Membranankre

Fettsyresyntesen Fettsyresyntesen foregår i glatt endoplasmatisk retikulum Fettsyresyntesen består i sammenkopling av 2C-atomenheter til en polymer med 16 C-atomer, palmitat 2C-atomenhetene aktiveres for sammenkopling ved karboksylering. Det er altså en 3C-atomenhet som går inn i sammenkoplingsreaksjonen men det er bare 2 av C-atomene som settes på den voksende fettsyren De 2 C-atomene som koples på fettsyren kommer fra acetyl-CoA Det 3. C-atomet i den aktiverte enheten kommer fra CO2 men tapes ved sammenkopling

Aktivering av acetyl-CoA Acetyl-CoA omdannes til den aktiverte formen malonyl-CoA i en to-trinnsreaksjon Begge reaksjoner katalyseres av acetyl-CoA karboksylase som har to aktive seter (høyerestående dyr) eller 3 subenheter (bakterier) Sentralt i komplekset sitter biotin (kofaktoren) kovalent bundet via en lysinsidekjede til bæreproteinet. Denne enhet kalles biocytin Biotin fungerer som bærer av 2C-atomgruppen under katalysen

Aktivering av acetyl-CoA Enzymet har 3 aktive komponenter: 1) Biotin karboksylase 2) Biotin bæreprotein 3) Transkarboksylase Første reaksjon katalyseres av biotin karboksylase Her overføres en CO2-gruppe til biotin sin ureidogruppe For å aktivere HCO3- fosforyleres den først med ATP som fosfatdonor Den høyenergetiske anhydrid-bindingen leverer energi til katalysen

Aktivering av acetyl-CoA Deretter flyttes CO2-gruppen på biotin over i enzymets andre aktive sete: transkarboksylase Her katalyseres overføringen av CO2 til acetyl-CoA og vi får dannet malonyl-CoA

Fettsyresyntase Fettsyresyntesen katalyseres av et multienzymkompleks fettsyresyntase Dette komplekset utfører alle de seks involverte enzymreaksjonene I E.coli består komplekset av 7 individuelle polypeptider, men hos menneske er det ét stort kompleks med 6 aktive seter Det 7. sete sitter i midten og fungerer som forankringspunkt for den innkommende malonyl-CoA og tidvis som forankringspunkt for den voksende fettsyren Komplekset inneholder enda et forankringspunkt hvor den voksende fettsyren er festet

B-keto-ACP syntase Acetyl-CoA-ACP-transacylase

Acyl bæreprotein (ACP) Acyl bæreprotein er et lite protein sentralt i komplekset (MW 8860) Den kovalent bundne prostetiske gruppen 4’-fosfo-pantetein tar imot den innkommende malonylgruppen Malonylgruppen bindes med en thioesterbinding. Denne høyenergetiske bindingen leverer energien til den etterfølgende sammenkoplingen til den voksende fettsyren

Oppstart av fettsyresyntesen Først overføres en acetylgruppe til b-ketoacyl-ACP-syntase Acetylgruppen festes med en høyenergetisk thioesterbinding Enzymet er acetyl-CoA-ACP-transacetylase

Første reaksjon i fettsyresyntesen Malonylgruppen overføres fra CoA til en thioesterbinding til ACP Enzymet er malonyl-CoA-ACP transferase (MT)

Andre trinn i fettsyresyntesen Her kondenseres acetyl- og malonylgruppen til en acetoacetylgruppe Det er metylen-C-atomet i malonylgruppen som angriper karbonyl-C-atomet i acetyl-gruppen Det dannes en kovalent binding mellom de to C-atomene og malonyl sin terminale CO2-gruppe spaltes fra. Det var samme CO2 som ble satt på ved aktiveringen Produktet er b-ketobutyryl-ACP Energien til å drive denne reaksjonen kommer dels fra dekarboksylering dels fra spalting av thioesterbindingen som bandt acetylgruppen

Tredje trinn i fettsyresyntesen Her reduseres b-keto-gruppen i b-ketobutyryl-ACP til en hydroksyl-gruppe Enzymet er b-ketoacyl-ACP-reduktase NADPH er kofaktor og leverer elektronene Produktet er D-b-hydroksy-butyryl-ACP (-oksidasjonen her L-konfigurasjon her)

Fjerde trinn i fettsyresyntesen Her dehydreres b-hydroksybutyryl-ACP til trans D2-butenoyl-ACP Enzymet er b-hydroksyl-ACP dehydrogenase Dette produktet har en dobbelbinding mellom a- og b-C-atomet

Femte trinn i fettsyresyntesen Her reduseres dobbelbindingen mellom Ca og Cb trans-D2-butenoyl-ACP Enzymet er enoyl-ACP reduktase NADPH er kofaktor og leverer elektronene Produktet er butyryl-ACP

Sjette trinn i fettsyresyntesen Nå har vi gått én runde i fettsyre-syntesen og må klargjøre enzymet for innføring av en ny malonyl-gruppe Under hele prosessen har fettsyren vært festet til 4’fosfopantethein-armen Den overføres nå til cysteinside-kjeden på b-ketoacyl -ACP syntase hvor den festes med en thioester-binding Nå er 4’fosfopantethein-sidekjeden klar for å ta imot en ny malonyl-gruppe

Fettsyresyntesen Når det er kjørt 7 sykluser i fettsyresyntesen har vi fått dannet palmitat med 16 C-atomer. Her avslutter fettsyresyntasen. Det er ikke kjent hvorfor.

Palmitatsyntese Nettoreaksjon for palmitat: 8 acetyl-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + 14 H+ palmitat + 8 CoA + 6 H2O+ 7 ADP+ 7 Pi+ 14 NADP+ Vi får bare 6 H2O fordi det brukes ett H2O til å frigjøre palmitat fra enzymkomplekset Omregnes energiforbruket i ATP får en 7 + (14 x 2,5) = 42 ATP En får langt flere ATP ut av nedbryting av en fettsyre så det vil være dårlig energiøkonomi å degradere fettsyrer for å bygge dem opp igjen b-oksidasjonen og fettsyresyntesen er regulert slik at de ikke forgår samtidig

Substrater til fettsyresyntesen Substrat til fettsyresyntesen kommer fra pyruvat oksidasjon og nedbryting av aminosyrenes karbon-skjeletter Nedbryting av disse substratene skjer i mitokondrie-matriks og resulterer i acetyl-CoA Acetyl-CoA kan ikke selv passere indre mitokondrie-membran Acetylgruppen overføres til oksaloacetat som omdannes til citrat. Enzymet er citrat syntase og felles med sitronsyresyklus Citrat føres gjennom mitokondriemembranen via trikarboksyl transportøren

Trikarboksyltransportøren Citrat hemmer fosfofruktokinase1 i glykolysen Utveksling av mitokondriell ATP mot cytosol NADPH Ekstra NADPH til fettsyre-syntese

Fettsyreoksidasjon vs fettsyresyntese Fettsyreoksidasjonen, mitokondrie Fettsyre-CoA (C n-2) CoA acylbærer FAD FAD é-mottaker FADH2 Enoyl-CoA H2O 3-L-hydroksyacyl-CoA L-konfigurasjon NAD+ NAD+ é-mottaker NADH + H+ -ketoacyl-CoA CoA C2 mottaker er Acetyl-CoA acetyl-CoA Fettsyre-CoA (C n) Fettsyresyntesen, cytosol Fettsyre-ACP (C n+2) ACP acylbærer NADP+ NADPH é-donor NADPH + H+ Enoyl-ACP H2O 3-D-hydroksyacyl-ACP D-konfigurasjon -ketoacyl-ACP CoA + CO2 C2 donor er Malonyl-CoA malonyl-CoA Fettsyre-ACP (C n)