Синтез жирных кислот

Синтез жирных кислот представляет собой анаболический процесс, в ходе которого из ацетил-КоА формируются насыщенные длинноцепочечные жирные кислоты. Основная локализация этого процесса — цитоплазма клеток, преимущественно в печени, жировой ткани и молочных железах. Процесс является энергозависимым и требует присутствия восстановителей в виде NADPH.

Источники прекурсоров

Ацетил-КоА — основной исходный субстрат. Он формируется в митохондриях при окислении углеводов и белков, после чего транспортируется в цитоплазму через цитратный переносчик в форме цитрата.

NADPH — основной источник восстановительной энергии. Образуется преимущественно через пентозофосфатный путь и реакцию малат-декарбоксилазы.

Биотин и карбоксикиназы участвуют в превращении ацетил-КоА в малонил-КоА, что является ключевым регуляторным этапом синтеза жирных кислот.

Этапы биосинтеза

1. Формирование малонил-КоА

Ацетил-КоА карбоксилируется до малонил-КоА под действием ацетил-КоА карбоксилазы (ACC) с участием биотина. Эта реакция является лимитирующей и регулируемой, подчиняясь механизму аллостерической активации цитратом и ингибированию длинноцепочечными жирными кислотами.

2. Удлинение углеродной цепи

Фермент синтаза жирных кислот (FAS) катализирует последовательные циклы конденсации, восстановлений и дегидратации:

  • Конденсация ацетил-КоА с малонил-КоА → β-кетоацил-КоА;
  • Восстановление β-кетоацил-КоА с использованием NADPH → β-гидроксиацил-КоА;
  • Дегидратация → транс-енойл-КоА;
  • Вторичное восстановление NADPH → насыщенная ацил-КоА.

Каждый цикл добавляет по два атома углерода, и процесс повторяется до достижения длины 16–18 атомов углерода (пальмитиновая кислота — основной конечный продукт).

3. Транспорт и модификации

Образованные жирные кислоты могут подвергаться:

  • Элонгации — удлинение цепи за счет действия элонгаз;
  • Десатурации — введение двойных связей ферментами десатуразами в эндоплазматическом ретикулуме.

Регуляция синтеза

Синтез жирных кислот подчиняется комплексной регуляции:

  • Гормональная: инсулин активирует ACC через де-фосфорилирование, глюкагон и адреналин ингибируют фосфорилированием;
  • Метаболическая: цитрат активирует ACC, длинноцепочечные ацил-КоА — ингибируют;
  • Генетическая: экспрессия ферментов синтеза жирных кислот увеличивается при высоком углеводном питании.

Энергетическая характеристика

Синтез одной молекулы пальмитиновой кислоты требует:

  • 8 молекул ацетил-КоА;
  • 14 молекул NADPH;
  • 7 молекул ATP (для карбоксилирования ацетил-КоА в малонил-КоА).

Энергетическая затратность объясняет тесную связь синтеза жирных кислот с общим состоянием энергетического обмена клетки.

Биологическое значение

Синтез жирных кислот обеспечивает:

  • Формирование структурных липидов мембран;
  • Источник энергии при липолизе;
  • Предшественники для биосинтеза триглицеридов, фосфолипидов, сфинголипидов и эйкозаноидов.

Дисбаланс между синтезом и окислением жирных кислот может приводить к метаболическим расстройствам, включая ожирение, стеатоз печени и нарушение липидного обмена.

Оглавление