Майлардың биохимиялық синтезі: липогенез процесі, май қышқылдары мен глицериннің майға айналуы, триглицеридтердің пайда болуы. Бауыр мен май тінінде жүреді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Биохимиялық процесте майдың түзілуіне қатысты
Biochemical process involving the production of fats
Биохимияда липогенез – май қышқылдары мен глицериннің майға айналуы, немесе ацетил-КоА-ның майда сақталу үшін триглицеридке өзгеруі. Липогенез май қышқылдары мен триглицеридтердің синтезін қамтиды, соның ішінде май қышқылдары глицеролға этерификацияланып, өте төмен тығыздықты липопротеинге (VLDL) жиналғанға дейін жүретін процесс. Май қышқылдары жасуша цитоплазмасында ацетил-КоА-ға екі көміртек бірлігін қосып, қайталап түзіледі. Ал триацилглицерол синтезі жасушалардың эндоплазмалық торлы мембранасында үш май қышқылы молекуласы глицерол молекуласына байланыстырылып өтеді. Бұл екі процесс негізінен бауыр және майлы тіндерде жүреді. Дегенмен, ол ішек және бүйрек сияқты басқа тіндерде де белгілі бір деңгейде кездеседі. 2008 жылы Лопез және Видал Пуиг мидағы липогенез туралы шолу жариялады. Бауырда VLDL-ге жиналғаннан кейін пайда болған липопротеин перифериялық тіндерге жеткізу үшін тікелей қанға бөлінеді.
In biochemistry, lipogenesis is the conversion of fatty acids and glycerol into fats, or a metabolic process through which acetyl CoA is converted to triglyceride for storage in fat. Lipogenesis encompasses both fatty acid and triglyceride synthesis, with the latter being the process by which fatty acids are esterified to glycerol before being packaged into very low density lipoprotein (VLDL). Fatty acids are produced in the cytoplasm of cells by repeatedly adding two carbon units to acetyl CoA. Triacylglycerol synthesis, on the other hand, occurs in the endoplasmic reticulum membrane of cells by bonding three fatty acid molecules to a glycerol molecule. Both processes take place mainly in liver and adipose tissue. Nevertheless, it also occurs to some extent in other tissues such as the gut and kidney. A review on lipogenesis in the brain was published in 2008 by Lopez and Vidal Puig. After being packaged into VLDL in the liver, the resulting lipoprotein is then secreted directly into the blood for delivery to peripheral tissues.
Май қышқылдарының синтезі
Май қышқылдарының синтезі ацетил-КоА-дан басталады және екі көміртек бірлігін қосу арқылы ұзарады. Май қышқылдарының синтезі жасушалардың цитоплазмасында жүреді, ал тотығу арқылы ыдырау митохондрияда өтеді. Май қышқылдарының синтезіне қатысатын көптеген ферменттер май қышқылдарының синтетазасы деп аталатын мультиферменттік кешенге біріккен. Май қышқылдарының синтезінің басты орындары – майлы тіндер және бауыр.
Fatty acid synthesis starts with acetyl CoA and builds up by the addition of two carbon units. Fatty acid synthesis occurs in the cytoplasm of cells while oxidative degradation occurs in the mitochondria. Many of the enzymes for the fatty acid synthesis are organized into a multienzyme complex called fatty acid synthase. The major sites of fatty acid synthesis are adipose tissue and the liver.
Триглицеридтер синтезі
Триглицеридтер май қышқылдарын глицеринге этерификациялау арқылы синтезделеді. Әрбір глицерин молекуласына үш май қышқылы тізбегі байланысады. Глицериннің үш OH тобының әрқайсысы май қышқылы тізбегінің карбоксил тобымен (COOH) әрекеттеседі. Су шығарылып, қалған көміртек атомдары дегидратациялық синтез арқылы О байланысымен біріктіріледі. Майлы тіндер мен бауыр триглицеридтерді синтездеуге қабілетті. Бауырда түзілгендер өте төмен тығыздықты липопротеиндер (VLDL) түрінде бөлінеді. VLDL бөлшектері тікелей қанға шығарылады, онда олар дене ішінде түзілген липидтерді шеткі тіндерге жеткізуге қызмет етеді.
Triglycerides are synthesized by esterification of fatty acids to glycerol. Three fatty acid chains are bonded to each glycerol molecule. Each of the three OH groups of the glycerol reacts with the carboxyl end of a fatty acid chain ( COOH). Water is eliminated and the remaining carbon atoms are linked by an O bond through dehydration synthesis. Both the adipose tissue and the liver can synthesize triglycerides. Those produced by the liver are secreted from it in the form of very low density lipoproteins (VLDL). VLDL particles are secreted directly into blood, where they function to deliver the endogenously derived lipids to peripheral tissues.
Гормоналды реттеу
Инсулин – бұл пептидтік гормон, ол организмнің метаболизмін басқаруда маңызды рөл атқарады. Инсулин қандағы қант деңгейі көтерілген кезде ұйқы безінен бөлінеді және қантты сіңіру мен сақтауды, соның ішінде липогенезді ынталандыратын көптеген әсерлерге ие. Инсулин липогенезді негізінен екі ферменттік жолды белсендіре отырып күшейтеді. Пируват дегидрогеназасы (PDH) пируватты ацетил-КоА-ға түрлендіреді. Ацетил-КоА карбоксилазасы (ACC) PDH арқылы түзілген ацетил-КоА-ны малонил-КоА-ға айналдырады. Малонил-КоА ірі май қышқылдарын құруға қажетті екі көміртекті құрылымдық элементті қамтамасыз етеді. Липогенезді инсулинмен ынталандыру майлы тіндердің глюкозаны сіңіруін арттыру арқылы да жүзеге асырылады. Гормон липогендік гендердің экспрессиясына ұзақ мерзімді әсер ететіні де анықталды. Бұл әсер инсулин мен SREBP 1 арасындағы байланыс арқылы, глюкокиназа генінің экспрессиясына алып келетін SREBP 1 транскрипциялық факторы арқылы жүзеге асады деп болжанады. Глюкоза мен липогендік гендердің экспрессиясы арасындағы өзара әрекеттесу глюкокиназаның активтілігі арқылы белгісіз глюкоза метаболитінің концентрациясының артуымен реттеледі деп есептеледі. SREBP 1 жолы арқылы липогенезге әсер ететін тағы бір гормон – лептин. Ол глюкозаның сіңірілуін шектеу арқылы май жиналуын азайтады және басқа майлы метаболизм жолдарына кедергі келтіре отырып, процеске қатысады. Май қышқылдарының тотығуын ынталандыру және липогенезді тежеу арқылы лептин майлы тіндерден сақталған глюкозаның шығарылуын бақылайды. Гормонның әрекет ету механизмі ретінде өсу гормондары инсулин сигналдауға әсер етеді, осылайша инсулинге сезімталдықты төмендетеді және май қышқылдарының синтезін реттейді деген гипотеза бар. Тағы бір ұсынылған механизм өсу гормондарының STAT5A және STAT5B транскрипциялық факторларымен фосфориленуі мүмкін екенін көрсетеді, бұл факторлар Сигналды транскрипциялау және активатор (STAT) отбасының құрамына кіреді. Ацилирлеуді ынталандыратын белоктың (АСБ) майлы жасушаларда триглицеридтердің жинақталуын күшейтетінін көрсететін деректер де бар. Триглицеридтердің осы жинақталуы триглицеридтердің синтезін арттыру арқылы жүзеге асырылады.
Insulin is a peptide hormone that is critical for managing the body's metabolism. Insulin is released by the pancreas when blood sugar levels rise, and it has many effects that broadly promote the absorption and storage of sugars, including lipogenesis. Insulin stimulates lipogenesis primarily by activating two enzymatic pathways. Pyruvate dehydrogenase (PDH), converts pyruvate into acetyl CoA. Acetyl CoA carboxylase (ACC), converts acetyl CoA produced by PDH into malonyl CoA. Malonyl CoA provides the two carbon building blocks that are used to create larger fatty acids. Insulin stimulation of lipogenesis also occurs through the promotion of glucose uptake by adipose tissue. The hormone has also been found to have long term effects on lipogenic gene expression. It is hypothesized that this effect occurs through the transcription factor SREBP 1, where the association of insulin and SREBP 1 lead to the gene expression of glucokinase. The interaction of glucose and lipogenic gene expression is assumed to be managed by the increasing concentration of an unknown glucose metabolite through the activity of glucokinase. Another hormone that may affect lipogenesis through the SREBP 1 pathway is leptin. It is involved in the process by limiting fat storage through inhibition of glucose intake and interfering with other adipose metabolic pathways. Through the promotion of fatty acid oxidation and lipogenesis inhibition, leptin was found to control the release of stored glucose from adipose tissues. One proposed mechanism for how the hormone works is that growth hormones affects insulin signaling thereby decreasing insulin sensitivity and in turn down regulating fatty acid synthase expression. Another proposed mechanism suggests that growth hormones may phosphorylate with STAT5A and STAT5B, transcription factors that are a part of the Signal Transducer And Activator Of Transcription (STAT) family. There is also evidence suggesting that acylation stimulating protein (ASP) promotes the aggregation of triglycerides in adipose cells. This aggregation of triglycerides occurs through the increase in the synthesis of triglyceride production.
PDH дефосфорилирлеу
Инсулин пируват дегидрогеназа фосфатазасының активтілігін күшейтеді. Фосфатаза пируват дегидрогеназадан фосфатты алып тастап, оны белсендіреді де, пируваттың ацетил-КоА-ға түрленуіне жағдай жасайды. Бұл механизм осы ферменттің катализ жылдамдығын арттырып, ацетил-КоА деңгейін жоғарылатады. Ацетил-КоА деңгейінің артуы май синтезі жолымен ғана емес, лимон қышқылы циклы арқылы да зат алмасу ағынын күшейтеді.
Insulin stimulates the activity of pyruvate dehydrogenase phosphatase. The phosphatase removes the phosphate from pyruvate dehydrogenase activating it and allowing for conversion of pyruvate to acetyl CoA. This mechanism leads to the increased rate of catalysis of this enzyme, so increases the levels of acetyl CoA. Increased levels of acetyl CoA will increase the flux through not only the fat synthesis pathway but also the citric acid cycle.
Ацетил-КоА карбоксилаза
Инсулин ПДГ-ге ұқсас түрде АСК-ге әсер етеді. Ол PP2A фосфатазасының белсенділігі арқылы оның дефосфорилирленуіне алып келеді, ал бұл фосфатазаның белсенділігі ферменттің қосылуын қамтамасыз етеді. Глюкагон кері әсер етеді және фосфорилирлеуді, деактивацияны күшейтеді, соның салдарынан АСК-ны тежейді және май синтезін баяулатады. АСК-ге әсер ету ацетил-КоА-ның малонил-КоА-ға айналу жылдамдығына әсер етеді. Малонил-КоА деңгейінің артуы биосинтез арқылы май қышқылдарының өндірісін ұлғайтуға тепе-теңдікті итереді. Ұзын тізбекті май қышқылдары АСК-ның теріс аллостериялық реттегіштері болып табылады, сондықтан жасушада жеткілікті ұзын тізбекті май қышқылдары болған жағдайда, олар АСК-ның белсенділігін тежейді және май қышқылдарының синтезін тоқтатады. Жасушаның АМФ және АТФ концентрациялары жасушаның АТФ қажеттіліктерін өлшеуге мүмкіндік береді. АТФ азайғанда 5'АМФ деңгейі көтеріледі. Бұл көтерілу АМФ-активті протеинкиназаны белсендіреді, ол АСК-ны фосфорилирлейді және осылайша май синтезін тежейді. Бұл энергия деңгейі төмен болған кезде глюкозаның сақталу жолына бұрылмауын қамтамасыз етудің пайдалы тәсілі. АСК цитратпен де белсендіріледі. Егер жасуша цитоплазмасында май синтезі үшін жеткілікті ацетил-КоА болса, онда синтез тиісті жылдамдықпен жүреді.
Insulin affects ACC in a similar way to PDH. It leads to its dephosphorylation via activation of PP2A phosphatase whose activity results in the activation of the enzyme. Glucagon has an antagonistic effect and increases phosphorylation, deactivation, thereby inhibiting ACC and slowing fat synthesis. Affecting ACC affects the rate of acetyl CoA conversion to malonyl CoA. Increased malonyl CoA level pushes the equilibrium over to increase production of fatty acids through biosynthesis. Long chain fatty acids are negative allosteric regulators of ACC and so when the cell has sufficient long chain fatty acids, they will eventually inhibit ACC activity and stop fatty acid synthesis. AMP and ATP concentrations of the cell act as a measure of the ATP needs of a cell. When ATP is depleted, there is a rise in 5'AMP. This rise activates AMP activated protein kinase, which phosphorylates ACC and thereby inhibits fat synthesis. This is a useful way to ensure that glucose is not diverted down a storage pathway in times when energy levels are low. ACC is also activated by citrate. When there is abundant acetyl CoA in the cell cytoplasm for fat synthesis, it proceeds at an appropriate rate.
Транскрипциялық реттеу
SREBP-лер тамақтану немесе гормоналды әсерлер арқылы липогендік ген экспрессиясына қатысады. Егешкілердің бауыр жасушаларында SREBP 1a немесе SREBP 1c-нің артық экспрессиясы бауыр триглицеридтерінің жиналуына және липогендік гендердің экспрессия деңгейінің жоғарылауына алып келеді. Бауырдағы глюкоза және инсулин арқылы липогендік ген экспрессиясы SREBP 1 арқылы реттеледі. Глюкоза мен инсулиннің транскрипциялық факторға әсері әртүрлі жолдармен жүзеге асуы мүмкін; инсулиннің май жасушалары мен гепатоциттерде SREBP 1 мРНК экспрессиясын күшейтетіні туралы мәліметтер бар. Сондай-ақ, гормон мРНК деңгейінің өзгеруіне қарамастан, MAP киназаға тәуелді фосфорилирлеу арқылы SREBP 1 транскрипциялық белсенділігін арттырады делінеді. Инсулин глюкозамен бірге SREBP 1 белсенділігі мен мРНК экспрессиясын да күшейтеді.
SREBPs have been found to play a role with the nutritional or hormonal effects on the lipogenic gene expression. Overexpression of SREBP 1a or SREBP 1c in mouse liver cells results in the build up of hepatic triglycerides and higher expression levels of lipogenic genes. Lipogenic gene expression in the liver via glucose and insulin is moderated by SREBP 1. The effect of glucose and insulin on the transcriptional factor can occur through various pathways; there is evidence suggesting that insulin promotes SREBP 1 mRNA expression in adipocytes and hepatocytes. It has also been suggested that the hormone increases transcriptional activation by SREBP 1 through MAP kinase dependent phosphorylation regardless of changes in the mRNA levels. Along with insulin glucose also have been shown to promote SREBP 1 activity and mRNA expression.