predavanja sinteza masnih kiselina
TRANSCRIPT
1
Sinteza masnih kiselina
� Uloga masnih kiselina:
– Gradivni blokovi za fosfolipide i glikolipide
– Za izgradnju plazma membrana
– Izvor energije
– Za sintezu hormona i intracelularnih glasnika
� U jetri i u manjem procentu u mlečnim žlezdama, masnom tkivu i bubrezima
2
ATP
NADPH
Acetil KoA(početak)
Malonil KoA(nastavak sinteze)
Mitohondrije Citoplazma
ATP- zavisna karboksilacija.
Tokom kondenzacije dolazi do gubitka CO2(spontana dekarboksilacija)
Prevoñenje acetil-KoA, karboksilacijom do malonil-KoA.
H3C C S CoA
O
CH2 C S CoA
O
−OOC
acetil -KoA
malonil -KoA
3
Enzim sadrži prostetičnu grupu biotin.ATP- zavisna karboksilacija biotina ostvaruje se preko aktivnog mesta 1, a transfer karboksilnegrupe na acetil-Ko ostvaruje se preko aktivnog mesta 2.
Acetil-KoAKarboksilazakatalizujedvostepenureakciju u kojoj se acetil-KoAkarboksiliše do malonil-KoA. ll
Enzim-biotinHCO3
- + ATP
ADP + Pi
Enzim-biotin-CO 2-
O
CH3-C-SCoAacetil-KoA
O-O2C-CH2-C-SKoA
malonil -KoA
ll
Enzim-biotin
1
2
Biotin je vezan za enzim amidskom vezom. Terminalna karboksilna grupa (na biotinu) i ε-amino grupa na lizinskom ostatku (na enzimu). Veza se ponaša kao duga fleksibilna ruka koja omogućava biotinskom prstenu da se pomera izmeñu dva aktiva mesta.
CHCH
H2CS
CH
NHC
N
O
( CH2)4 C NH ( CH2)4 CH
CO
NH
O
CO
O−
Karboksibiotin lizinskarezidua
4
HCO3−−−− + ATP + acetil-KoA � ADP + Pi + malonil-KoA
ll
Enzim-biotinHCO3
- + ATP
ADP + Pi
Enzim-biotin-CO 2-
O
CH3-C-SCoAacetil-KoA
O-O2C-CH2-C-SKoA
malonil -KoA
ll
Enzim-biotin
1
2
5
� Acetil – KoA dobija se u rekcijama– sa piruvat dehidrogenazom– beta oksidacije masnih kiselina
� iz mitohondrija prelazi u citoplazmutrikarboksilat – citrat šatl sistemom
citrat-sintazaATP
citrat-liaza
malat-dehidrogenaza
NADP-malat-dehidrogenaza
6
12
– Malonil KoA i Acetil KoA prenose se na acilprenosni protein (ACP)
• nosilac acil-ostataka u biosintezi masnih kiselna
– Malonil ACP i Acetil ACP se preko 6 enzimskikatalizovanih reakcija prevode u butiril ACP.
– U sedmoj reakciji se sintetiše palmitinskakiselina (16 C).
– Multienzimski kompleks sintaza masnih kiselina.
• 7 različitih enzima
Sinteza masnih kiselina
7
13
– Malonil KoA i Acetil KoA prenose se na acilprenosni protein (ACP)
• nosilac acil-ostataka u biosintezi masnih kiselna
– Malonil ACP i Acetil ACP se preko 6 enzimskikatalizovanih reakcija prevode u butiril ACP.
– U sedmoj reakciji se sintetiše palmitinskakiselina (16 C).
– Multienzimski kompleks sintaza masnih kiselina.
• 7 različitih enzima
Sinteza masnih kiselina
10 kDa
Cisteamin
Fosfopantoteonska grupa
HS-CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C-C-CH2-O-P-O-P-O-CH2
O O O
OH H
H
HO CH3
H
O
OO Adenine
O-P-OO
OH
OHH
Koenzim A
Acil Prenosni Protein - ACPAcil Prenosni Protein - ACP
HS-CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C-C-CH2-O-P-O-CH2-Ser-O O O
OH H
H
HO CH3
H
ACP
8
Sintaza masnih kiselinaI i II enzim
16
– Malonil KoA i Acetil KoA prenose se na acilprenosni protein (ACP)
• nosilac acil-ostataka u biosintezi masnih kiselna
– Malonil ACP i Acetil ACP se preko 6 enzimskikatalizovanih reakcija prevode u butiril ACP.
– U sedmoj reakciji se sintetiše palmitinskakiselina (16 C).
– Multienzimski kompleks sintaza masnih kiselina.
• 7 različitih enzima
Sintaza masnih kiselina
9
17
� β ketoacil-ACP-sintaza (enzimkondenzacije)
18
� Sledeće tri reakcije su obrnute u odnosu na degradaciju masnih kiselina, sa izuzetkom:– NADPH se koristi umesto NADH i FADH2
– Stvara se D–enantiomer hidroksibutirata umesto L–enantiomera
Novi krug kondenzacijesa malonil-KoA (6x) do palmitoil -ACP
αααα,ββββ trans-butenolil-ACP
10
Enzim – sintaza masnih kiselina
� Dimer– svaki
monomer 7 domena sa različitim enzimima
– VIII domen vezuje ACP
Reakcija kondezacije (korak 3) uključuje dekarboksilaciju malonil grupe.
Pant
SH
Ci s
SH
Pant
SH
Ci s
S
C
CH3
O
Pant
S
Ci s
S
C
CH3
OC
CH2
COO−
O
Pant
S
Ci s
SH
C
CH2
C
O
CH3
O
aceti l-S-KoA HS-KoA maloni l-S-KoA HS-KoA CO2
1 2 3
1 Malonil /acetil -KoA-ACP Transacilaza2 Malonil /acetil -KoA-ACP Transacilaza
3 Enzim kondenzacije (β-Ketoacil Sintaza)
11
4. β-keton je redukovan do alkohola (trnsfer e− saNADPH).
5. Dehidratacija nastaje trans dvoguba veza. 6. Redukcija sa NADPH nastaje zasićen lanac.
Pant
S
Ci s
SH
C
CH2
C
O
CH3
O
Pant
S
Ci s
SH
C
CH2
HC
O
CH3
Pant
S
Ci s
SH
Pant
S
Ci s
SH
NADPH NADP+NADPH NADP+
C
CH
HC
O
CH3
C
CH2
CH2
O
CH3
OH
H2O
4 5 6
4 β-Ketoacil -ACP Reduktaza5 β-Hidroksiacil -ACP Dehidrataza6 Enol -ACP Reduktaza
Pant
S
Ci s
SH
C
CH2
CH2
O
CH3
Pant
SH
Ci s
S
C
CH2
O
CH2
CH3
Pant
S
Ci s
S
C
CH2
O
CH2
CH3
C
CH2
COO−
O
Maloni l-S-KoA HS-KoA
7 2
7 Enzim kondenzacije2 Malonil/acetil -CoA-ACP Transacilaze
12
Oslobañanje proizvoda:
Kada se nagradi masna kiselina od 16 C atoma, Tioesteraza katalizuje hidrolizu tioestarske veze i oslobaña se masna kiselina od C16 - palmitat
16-C zasićena masna kiselina je krajnji produkt sintaze masnih kiselina.
1. a. Koliko se acetil-KoA koristi u reakciji sa sintazom masnih kiselina? _____
b. Kliko se acetil-KoA koristi za sintezu malonil KoA? ____
c. Koliko se potroši malonil KoA u sintezi palmitata 16-C? ________d. Ukupna količina acetil-CoA za sintezu palmitata,
a + b(c): ________
2. a. Koliko se ATP koristi za sintezu malonil KoA? ________b. Ukupna količina ATP za sintezu 16-C palmitata,
2a(1c): ________
3. a. Koliko se NADPH potroši po jednom ciklusu? __________
b. Ukupna količina NADPH za sintezu 16-C palmitata, 3a(1c):
_________
1
1
7
8
1
7
2
14
13
25
� Sinteza palmitata:
� Sinteza malonil KoA iz Acetil KoA
� Zbirna reakcija
Energetika sinteze masnih kiselina
8
β-oksidacija & Sinteza masnih kiselina
ββββ oksidacija Sinteza MK
Lokalizacija mitohondrije citoplazma
Acil nosači(tioli )
Koenzim -A(ACP) i cistein
e−−−− akceptori/donori FAD i NAD + NADPH
-OH intermedijeri L D
2-C produkti/donori acetil -KoAmalonil -KoA
(i acetil -KoA)
14
Regulacija sinteze masnih kiselina:Acetil KoA karboksilaze
� Alosterna regulacija� stimulisana citratom
� inhibirana palmitoil KoA, malonil KoA– B-oksidacija (gladovanje)
� Hormonska regulacija– Stimulisana insulinom– Inhibirana glukagonom
28
� Regulacija– Dugoročna
• + insulin• - glukagon• - adrenalin
– Lokalna, kratkoročna• + Citrate• - Palmitoil–CoA• -Malonil CoA
Regulacija sinteze masnih kiselina:Acetil KoA karboksilaze
protomer polimer
15
Regulacija sinteze masnih kiselina:Acetil KoA karboksilaze
Elongacija i desaturacija
� Palmitinska kiselina se konvertuje u palmitolilKoA
� Pod dejstvom enzimskih sistema (mitohondrije i endoplazmatični retikulumu)
� Enzimski sistem - elongaze� Dodatak 2-C sa malonil KoA� Nezasićene masne kiseline se stvaraju pod
dejstvom enzima - KoA desaturaze� One su specifične za odreñena mesta
dvogubih veza
16
Desaturacija stvaranje dvogubih veza na odreñenom mestu u lancu masne kiseline.
Ćelije sisara nisu sposobne da stvaraju dvogubu vezu na odreñenim mestima npr ∆12 i 15.
Zato su neke polinezasićene kiseline esencijalne i unose se samo putem hrane.
C
O
OH910
oleate 18:1 cis ∆9
Uključeni su membranski proteini endoplazmatskog retikuluma :
� NADH-cyt b5 Reduktaza, a flavoprotein saFAD prostetičnom grupom.
� Citohrom b5
� Desaturaze, sadrži dva atoma Fe u kompleksu sa histidinom
C
O
OH910
oleate 18:1 cis ∆9
17
Desaturaza
Cyt b5
reduktaza
Cit b5
C18-stearoly-CoA+ O2 + 2H+
C18 ∆∆∆∆9-oleyl-CoA+ 2H2O
2 cit b5 Fe2+ 2 cit b5 Fe3+
2H+ + cit b5 reduktazaFAD
cit b5 reduktazaFADH2
NADH + H+NAD+
Desaturacioni enzimiDesaturacioni enzimi
Desaturaza
stearat + NADH + 3H+ + O2 � oleat + NAD+ + 2H2O