การสร้าง lipogenesisเป็นเส้นทางการเผาผลาญหลักโดยกรดไขมันเป็นโซ่ยาวที่สังเคราะห์จากคาร์โบไฮเดรตที่บริโภคมากเกินไปในอาหาร กรดไขมันเหล่านี้สามารถรวมเข้ากับไตรกลีเซอไรด์ผ่านการเอสเทอริฟิเคชันไปยังโมเลกุลของกลีเซอรอล
ภายใต้สภาวะปกติการสร้าง lipogenesis จะเกิดขึ้นในตับและเนื้อเยื่อไขมันและถือเป็นหนึ่งในผู้มีส่วนร่วมหลักในการรักษาสภาวะสมดุลของไตรกลีเซอไรด์ในซีรั่มในเลือด
โครงสร้างของการสังเคราะห์กรดไขมันของมนุษย์ (FASN) (ที่มา: Emw
ผ่าน
Wikimedia Commons)
ไตรกลีเซอไรด์เป็นแหล่งกักเก็บพลังงานหลักของร่างกายและพลังงานที่มีอยู่ในนั้นจะถูกดึงออกมาด้วยกระบวนการที่เรียกว่าการสลายไขมันซึ่งตรงกันข้ามกับการสร้างไขมันประกอบด้วยการแยกและปล่อยโมเลกุลของกลีเซอรอลและกรดไขมันเข้าสู่กระแสเลือด
กลีเซอรอลที่ปล่อยออกมาทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับวิถีกลูโคโนเจนิกและกรดไขมันสามารถขนส่งไปยังส่วนอื่น ๆ ที่ซับซ้อนด้วยซีรั่มอัลบูมิน
กรดไขมันเหล่านี้ถูกจับโดยเนื้อเยื่อเกือบทั้งหมดยกเว้นสมองและเม็ดเลือดแดงจากนั้นจะถูกเอสเทอร์ไปยังไตรอะซิลกลีเซอรอลอีกครั้งเพื่อออกซิไดซ์เป็นเชื้อเพลิงหรือเก็บไว้เป็นพลังงานสำรอง
อาหารที่อุดมไปด้วยไขมันเป็นสาเหตุหลักของโรคอ้วนเนื่องจากต้องกักเก็บแคลอรี่ส่วนเกินไว้และเนื้อเยื่อไขมันจะต้องขยายตัวเพื่อรองรับทั้งไขมันที่กินเข้าไปมากเกินไปและอาหารที่สังเคราะห์จากภายนอก
คุณสมบัติและฟังก์ชั่น
ตัวอย่างเช่นในร่างกายมนุษย์กรดไขมันเกิดขึ้นจากกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพจาก acetyl-CoA หรือเป็นผลิตภัณฑ์จากกระบวนการไฮโดรไลติกของไขมันและฟอสโฟลิปิดเมมเบรน
สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายชนิดไม่สามารถสังเคราะห์กรดไขมันบางชนิดได้ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นในอาหาร
หน้าที่หลักของ lipogenesis เกี่ยวข้องกับการกักเก็บพลังงานในรูปของไขมัน (ไขมัน) ที่เกิดขึ้นเมื่อบริโภคคาร์โบไฮเดรตในปริมาณที่มากเกินความต้องการของร่างกายแม้จะเกินความสามารถในการจัดเก็บไกลโคเจนในตับ
ไขมันที่สังเคราะห์โดยเส้นทางนี้จะถูกเก็บไว้ในเนื้อเยื่อไขมันสีขาวซึ่งเป็นที่เก็บไขมันหลักในร่างกาย
Lipogenesis เกิดขึ้นในทุกเซลล์ของร่างกายอย่างไรก็ตามเนื้อเยื่อไขมันและตับเป็นสถานที่หลักในการสังเคราะห์ วิถีนี้เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์ในขณะที่การเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันเกิดขึ้นในช่องไมโทคอนเดรีย
การสร้าง lipogenesis และการสังเคราะห์ไตรกลีเซอไรด์ในภายหลังตามมาด้วยการสังเคราะห์และการหลั่งของอนุภาคไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำที่เรียกว่าอนุภาค VLDL (Very Low Density Lipoprotein) ซึ่งสามารถเข้าสู่กระแสเลือดได้
ทั้งอนุภาค VLDL และไตรกลีเซอไรด์สามารถไฮโดรไลซ์ในเส้นเลือดฝอยของเนื้อเยื่อนอกตับโดยส่วนใหญ่อยู่ในกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อไขมันเพื่อปลดปล่อยหรือกักเก็บพลังงาน
ปฏิกิริยา
การไหลของอะตอมของคาร์บอนจากกลูโคสที่มีอยู่ในคาร์โบไฮเดรตไปยังกรดไขมันจะถูกปรับโดยการสร้างไขมันและรวมถึงปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่ประสานกันอย่างสมบูรณ์แบบ
1- วิถีไกลโคไลติกใน cytosol ของเซลล์มีหน้าที่ในการประมวลผลกลูโคสที่เข้ามาจากกระแสเลือดเพื่อผลิตไพรูเวตซึ่งถูกเปลี่ยนเป็น acetyl-CoA ซึ่งสามารถเข้าสู่วงจร Krebs ในไมโทคอนเดรียซึ่งผลิตซิเตรต .
2- ขั้นตอนแรกของเส้นทาง lipogenic ประกอบด้วยการแปลงซิเตรตที่ออกจากไมโทคอนเดรียไปเป็นอะซิทิล - โคเอโดยการทำงานของเอนไซม์ที่เรียกว่า ATP-citrate lyase (ACLY)
3- acetyl-CoA ที่ได้คือ carboxylated เพื่อสร้าง malonyl-CoA ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดย acetyl-CoA carboxylase (ACACA)
4- ปฏิกิริยาที่สามคือปฏิกิริยาที่กำหนดขั้นตอนที่ จำกัด ของเส้นทางทั้งหมดนั่นคือปฏิกิริยาที่ช้าที่สุดและประกอบด้วยการเปลี่ยน malonyl-CoA เป็น Palmitate โดยเอนไซม์กรดไขมัน synthase (FAS)
5- ปฏิกิริยาปลายน้ำอื่น ๆ ช่วยในการเปลี่ยนปาล์มมิเตตเป็นกรดไขมันที่ซับซ้อนอื่น ๆ อย่างไรก็ตามปาล์มมิเตตเป็นผลิตภัณฑ์หลักของการสร้างเซลล์เม็ดเลือดขาวแบบ de novo
การสังเคราะห์กรดไขมัน
การสังเคราะห์กรดไขมันในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเริ่มต้นด้วยกรดไขมันซินเทสคอมเพล็กซ์ (FAS) คอมเพล็กซ์มัลติฟังก์ชั่นและมัลติเมอริกในไซโตซอลที่สังเคราะห์ปาล์มมิเตท (กรดไขมันอิ่มตัว 16 คาร์บอน) สำหรับปฏิกิริยานี้จะใช้ malonyl-CoA เป็นผู้บริจาคคาร์บอนและ NADPH เป็นปัจจัยร่วม
หน่วยย่อย FAS homodimer กระตุ้นการสังเคราะห์และการยืดตัวของกรดไขมันคาร์บอนสองอะตอมต่อครั้ง หน่วยย่อยเหล่านี้มีกิจกรรมของเอนไซม์หกชนิด ได้แก่ acetyl transferase, B-ketoacyl synthase, malonyl transferase, B-ketoacyl reductase, B-hydroxyacyl dehydratase และ enoyl reductase
สมาชิกที่แตกต่างกันในครอบครัวของโปรตีนการยืดตัวของกรดไขมันสายโซ่ยาวมาก (Elovl) มีหน้าที่ในการยืดตัวของกรดไขมันที่ผลิตโดย FAS ปลายน้ำเป็นเอนไซม์อื่น ๆ ที่รับผิดชอบในการนำพันธะคู่ (desaturation) ในโซ่ของกรดไขมัน
ระเบียบข้อบังคับ
เงื่อนไขทางพยาธิสรีรวิทยาหลายอย่างเกี่ยวข้องกับการควบคุมที่บกพร่องของเส้นทางการสร้างไขมันเนื่องจากความผิดปกติในร่างกายขัดขวางสภาวะสมดุลของไขมันในร่างกาย
อาหารที่อุดมไปด้วยคาร์โบไฮเดรตจะกระตุ้นการสร้าง lipogenesis ของตับ แต่ก็แสดงให้เห็นว่าไม่ใช่แค่ปริมาณคาร์โบไฮเดรตที่กินเข้าไปเท่านั้น แต่ยังรวมถึงประเภทของคาร์โบไฮเดรตด้วย
ตัวอย่างเช่นข้อมูลจากการทดลองแสดงให้เห็นว่าน้ำตาลธรรมดาเช่นฟรุคโตสมีฤทธิ์ในการกระตุ้นการสร้างไขมันในตับมากกว่าคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนอื่น ๆ
เมแทบอลิซึมของกลูโคสเป็นแหล่งคาร์บอนที่ดีสำหรับการสังเคราะห์กรดไขมัน
กลูโคสยังกระตุ้นการแสดงออกของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับวิถีการสร้างไขมันโดยใช้โปรตีนที่จับกับองค์ประกอบการตอบสนองของคาร์โบไฮเดรต
ระดับกลูโคสในเลือดยังกระตุ้นการแสดงออกของเอนไซม์เหล่านี้โดยกระตุ้นการปล่อยอินซูลินและยับยั้งการปล่อยกลูคากอนในตับอ่อน ผลกระทบนี้ถูกควบคุมผ่านโปรตีนที่มีผลผูกพันขององค์ประกอบควบคุมสเตอรอล 1 (SREBP-1) ในเซลล์ตับและอะดิโพไซต์
เส้นทางการกำกับดูแลอื่น ๆ มีส่วนเกี่ยวข้องกับระบบต่อมไร้ท่อและฮอร์โมนต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องโดยอ้อมกับการแสดงออกของเอนไซม์ lipogenic หลายชนิด
อ้างอิง
- Ameer, F. , Scandiuzzi, L. , Hasnain, S. , Kalbacher, H. , & Zaidi, N. (2014) De novo lipogenesis ในสุขภาพและโรค การเผาผลาญ, 0–7.
- Lodhi, IJ, Wei, X. และ Semenkovich, CF (2011) Lipoexpediency: de novo lipogenesis เป็นเครื่องส่งสัญญาณการเผาผลาญ Trends in Endocrinology & Metabolism, 22 (1), 1–8.
- Mathews, C. , van Holde, K. , & Ahern, K. (2000). ชีวเคมี (ฉบับที่ 3) ซานฟรานซิสโกแคลิฟอร์เนีย: Pearson
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger หลักการทางชีวเคมี Omega Editions (ฉบับที่ 5)
- ซามูเอล, เวอร์มอนต์ (2554). การเกิด lipogenesis ที่เกิดจากฟรุกโตส: จากน้ำตาลเป็นไขมันไปจนถึงการดื้อต่ออินซูลิน แนวโน้มด้านต่อมไร้ท่อและการเผาผลาญ, 22 (2), 60–65
- Scherer, T. , Hare, JO, Diggs-andrews, K. , Schweiger, M. , Cheng, B. , Lindtner, C. , … Buettner, C. (2011). อินซูลินในสมองควบคุมการสลายไขมันในเนื้อเยื่อไขมันและการสร้างไขมัน การเผาผลาญของเซลล์, 13 (2), 183–194.
- ชูทซ์, วาย. (2547). ไขมันในอาหารการสร้างไขมันและความสมดุลของพลังงาน สรีรวิทยาและพฤติกรรม, 83, 557–564
- Strable, MS, & Ntambi, JM (2010). การควบคุมยีนของ de novo lipogenesis: บทบาทในโรคอ้วนที่เกิดจากอาหาร Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology, 45 (3), 199–214.
- Zaidi, N. , Lupien, L. , Kuemmerle, NB, Kinlaw, WB, Swinnen, J.V, & Smans, K. (2013). การสร้างไขมันและการสลายไขมัน: เส้นทางที่เซลล์มะเร็งใช้ประโยชน์เพื่อให้ได้กรดไขมัน Fatty Acids ความก้าวหน้าในการวิจัยไขมัน, 52 (4), 585–589.