Строение синтетазы жирных кислот

Представляет из себя полиферментный комплекс, катализирующий синтез жирных кислот. Комплекс представляет собой димер, состоящий из двух идентичных мономеров 1 и 2.

HS - CYS - 1 - ФП - SH

HS - ФП - 2 - CYS - SH

 

Каждый мономер включает 6 индивидуальных ферментов и ацилпереносящий белок (АПБ). При этом тиольная группа цистеина (-CYS-SH) одного мономера находится в непосредственной близости от тиольной группы 4-фосфопантетеина (-ФП-SH) другого мономера. Это указывает на расположение мономеров по типу «голова к хвосту». Каждый из мономеров включает все ферменты, катализирующие биосинтез жирных кислот. В состав функциональной единицы входят фрагменты обоих мономеров. При этом половина одного мономера взаимодействует с комплементарной половиной другого мономера. Синтетазный комплекс катализирует одновременный синтез 2-х молекул жирных кислот.

Рис. 22. Схема строение пальмитатсинтетазы

 

Биосинтез жирных кислот

 

 

 

Трансацилаза Ацетил-КоА

(ацетилтрансацилаза)

HS-KoA

 

Ацил (ацетил) - фермент

Малонил-КоА

Трансацилаза

(малонилтрансацилаза) HS-KoA

 

 

Ацил (ацетил)-малонил-фермент

 

 

3-Кетоацилсинтаза

 

 

CO₂

 

Ацетоацетил-фермент

НАДФН₂

3-Кетоацилредуктаза

НАДФ⁺

 

Гидроксиацил-фермент

 

Гидратаза

Н₂О

2,3-Ненасыщенный ацил-фермент

(кротонил-Е)

 

 

НАДФН₂

Еноилредуктаза

НАДФ⁺

 

 

Ацил-фермент

 

Трансацилаза

7 циклов

 

Пальмитоил-Е

Н₂О

Тиоэстераза

Е

Пальмитиновая кислота

Рис. 23. Схема синтеза пальмитиновой кислоты

 

Для синтеза пальмитиновой кислоты требуется 7 таких циклов, соответственно требуется 7 остатков малонил-КоА и один ацетил-КоА. Образовавшийся пальмитоил-Е гидролизуется тиоэстеразой с образованием свободной жирной кислоты.

CH₃-C(О)-SКоА + НООC-C(О)-SKoA + 14НАДФН∙Н⁺ →

 

Н₃С-(СН₂)₁₄-СООН + 7CO₂ + 14НАДФ⁺ + 8КоАSH + 6Н₂О

Рис. 24. Суммарное уравнение биосинтеза пальмитиновой кислоты

Таблица 3

Различия процессов окисления от биосинтеза

	Биосинтез	Окисление
Расположение	Цитоплазма	Митохондрия
Переносчики	АПБ	КоА
Форма, в которой 2-х-углеродный фрагмент участвует в реакции	Малонил-КоА	Ацетил-КоА
Донор для восстановления	НАДФН∙Н^+	ФАД^+, НАД^+
Участие СО2	Да	Нет

Система удлинения (элонгации) жирных кислот

Данный процесс в основном происходит в микросомах. Факторы, обеспечивающие элонгацию жирных кислот:

1. Жирные кислоты должны находиться в виде Ацил-КоА производных.

2. Источником двухуглеродных фрагментов является малонил-КоА.

3. В качестве восстановителя используется НАДФН∙Н⁺.

4. Промежуточными продуктами являются тиоэфиры КоА.

5. Затравочными молекулами могут служить насыщенные жирные кислоты (С₁₀ и выше) и ненасыщенные жирные кислоты.

При голодании элонгация жирных кислот затормаживается. При образовании миелиновых оболочек нервных клеток, в мозге резко усиливается процесс удлинения. В результате образуются С₂₂-С₂₄ жирные кислоты, входящие в состав сфинголипидов.

Синтез ненасыщенных жирных кислот

Катализируется микросомальными системами путем введения двойной связи в КоА-производные жирных кислот с длинной цепью. Например, синтез олеиновой кислоты осуществляется по следующему уравнению.

Стеароил – КоА + НАДН·Н⁺ + О₂ Олеоил – КоА + НАД⁺ + 2Н₂О

(НАДФН∙Н⁺) (НАДФ⁺)

Таким образом, идет синтез из пальмитиновой пальмитолеиновой кислоты, а из стеариновой - олеиновой.

У млекопитающих нет ферментов, катализирующих введение двойных связей далее 9-го углеродного атома. Поэтому полиненасыщенные жирные кислоты у них синтезироваться не могут и должны поступать с пищей (линолевая и линоленовая кислоты). Из этих кислот возможен синтез в организме других полиненасыщенных жирных кислот путем введения двойных связей до С₉ (например арахидоновая). Возможные пути биосинтеза жирных кислот в организме представлены на рисунке 25.

Ацетил-КоА

 

 

Пальмитиновая кислота

-2Н +С₂

 

 

Пальмитоолеиновая Стеариновая

кислота кислота

(16:1) +С₂ (18:0) -2Н

 

+С₂

 

+С₂ Олеиновая

кислота

(18:1)

Лигноцериновая +С₂

кислота

(24:0) +С₂

 

+С₂

 

Невроновая

кислота

(24:1)

 

Рис. 25. Схема путей биосинтеза жирных кислот в организме

Синтез линоленовой и арахидоновой кислот возможен по схеме:

 

Линолевая кислота

(поступает с пищей)

18: 2 (9, 12)

- 2Н

 

 

Линоленовая кислота

18: 3 (6, 9, 12)

+ С₂

- 2Н

 

Арахидоновая кислота

20: 4 (5, 8, 11, 14)

Рис. 26. Схема синтеза полиненасыщенных жирных кислот в организме

 

 

При этом обязательным условием является поступление с пищей линолевой кислоты.