Синтезът на мастни киселини започва от ацетил коензим А и съответства приблизително на обратния път на тяхното разграждане; при синтеза на мастни киселини серия от бикарбонатни фрагменти се добавя към изходния ацетил коензим А.
Синтезът на мастни киселини е напълно цитоплазмен (т.е. ензимите, които катализират този синтез, се намират в цитоплазмата). Ацетил коензим А, използван в цитоплазмата за синтеза на мастни киселини, е от митохондриален произход: малка част се транспортира през карнитин, под действието на два ацил трансферазни ензима (един цитоплазмен и един митохондриален) и транслоказен ензим. Част от ацетил коензим А от митохондриален произход се получава по специализиран път: цитратна лиаза (името произлиза от първия ензим от този път).
Ацетил коензим А, присъстващ в митохондриите, се получава от гликолиза след действието на пируват дехидрогеназа; Ацетил коензим А претърпява действието на ензима цитрат синтаза: този ензим катализира образуването на цитрат чрез взаимодействието на ацетил коензим А с оксалоацетат. цикълът на Кребс) може да напусне митохондриите и да достигне цитоплазмата, където цитратно -лиазният ензим, изразходвайки енергия, го превръща обратно в ацетил коензим А и оксалоацетат. По този начин е възможно да има наличен ацетил коензим А в цитоплазмата; образуваният оксалоацетат трябва да се върне в митохондриите, за да бъде отново достъпен за ензима цитрат синтаза.
След това оксалоацетатът се трансформира в малат под действието на ензима малат дехидрогеназа цитоплазмен (цитоплазменият NADH се изразходва): малатът е пропусклив метаболит и може да влезе отново в митохондриите, където под действието на ензима митохондриална малат дехидрогеназа се превръща в оксалоацетат (също се получава NADH); цитоплазменият пациент може, алтернативно, да претърпи действието на ябълковия ензим, който извършва декарбоксилиране и дехидрогениране, за да се превърне в пируват.Ябълковият ензим действа върху NADP + (той е подобен на никотинамид адениндинуклеотид, но за разлика от това, той има фосфорна група във втората хидроксилна група на една от двете рибозни единици), поради което при преминаването от малат към пируват се произвежда NADPH ( който се използва при биосинтеза) След това пируват влиза в митохондриите, където се трансформира в оксалоацетат под действието на пируват карбоксилаза или в ацетил коензим А чрез пируват дехидрогеназа.
Нека видим пример: осем молекули от ацетил коензим А са необходими за синтезирането на палмитинова киселина (верига с шестнадесет въглеродни атома), но само една от тях се използва като такава: седем молекули от ацетил коензим А се превръщат в малонил коензим А от „ензима ацетил коензим А карбоксилаза (този ензим използва молекула CO2 и има биотин като кофактор).
Ензимът ацетил коензим А карбоксилаза може да съществува в почти неактивна дисперсна форма и активна агрегатна форма (около двадесет единици); преходът от диспергираната към агрегатната форма се случва, когато в цитоплазмата има „висока концентрация на цитрат: цитратът е положителен модулатор на ензима ацетил коензим А карбоксилаза.
Ензимът ацетил коензим А карбоксилаза има други положителни (инсулин) и отрицателни (глюкагон, адреналин и ацил коензим А) модулатори.
Ще анализираме синтеза на мастни киселини в бактерията ешерихия коли, в която този синтез се осъществява чрез действието на седем различни протеина; в еукариотните клетки механизмът, по който протича синтеза на мастни киселини, е подобен на този на бактериите, но при еукариотите седемте ензима, отговорни за синтеза, са групирани в два мултиензимни комплекса А и В.
При бактериите седем различни гена кодират за:
- ACP (ацил носещ протеин);
- ACP-ацетил трансацетилаза;
- ACP.малонил трансацетилаза;
- β-кето-ацил-АСР синтаза (кондензиращ ензим);
- β-кето-ацил-АСР редуктаза;
- D-β-хидрокси-ацил дехидратаза;
- enoil-ACP редактиран.
При еукариотите два гена кодират за:
Субединица А
АКТБ;
Кондензиращ ензим
β-кето-ацил-АСР редуктаза.
Субединица В
ACP-ацетил трансацетилаза;
ACP-малонил трансацетилаза;
D-β-хидрокси-ацил дехидратаза;
enoil-ACP редактиран.
Седемте протеина на Escherichia coli са подредени по такъв начин, че има централен (ACP), а останалите шест около него.
Две сулфхидрилни групи участват в неговото ензимно действие: едната принадлежи към цистеин и една, принадлежаща към дългата ръка на фосфопантетеин; АСР се свързва със субстрата, който чрез фосфопантетеиновото рамо е в контакт с другите ензими, които по този начин могат да осъществят своето ензимно действие.
Ацетил коензим А (посредством ACP ацетил трансацилаза) се свързва с ACP-ензима (по-точно със сярата на цистеин, образуващ цистеиловото производно) и се отделя коензим А; след това се намесва АСР-малонил трансацилаза, която катализира атаката на малонил върху фосфопантетеин (също в този процес се отделя коензим А, който първоначално е свързан с малонил).
Следващата стъпка включва β-кето-ацил ACP синтаза, която е кондензиращ ензим: позволява сливането между двата скелета; малонил се декарбоксилира лесно и се образува карбонил на ацетилното производно цистеин: цистеинът се освобождава и се образува производно на β-кето (ацетил ацетил) фосфопантетин.
Впоследствие се намесва β-кето-ацил-ACP редуктазата, която редуцира карбонила допълнително до ACP-ензима (хидроксид се образува от NADPH, който се редуцира до NADP +).
Сега 3-хидрокси-ацил ACP дехидратазата действа (настъпва дехидратация), което води до образуването на ненаситена система (алкен).
Следващият процес включва еноил-АСР-редуктазата (той извършва хидрогениране: алканът се образува и NADPH се редуцира до NADP +).
Последната фаза включва превръщането на ацилния продукт, получен от първия цикъл, в съединение, способно да започне втори цикъл: трансацилазният ензим прехвърля ацила върху цистеина, оставяйки свободно мястото на пантетина, който сега ще бъде готов да свърже друг малонил.
При β-окисляване се използва молекула на FAD за получаване на ненаситения α-β метаболит транс еноил коензим А чрез дехидрогениране; при синтеза на мастни киселини, вместо това, се използва молекула NADPH, за да предизвика противоречивата реакция.
Обикновено се синтезират мастни киселини с шестнадесет въглеродни атома, но могат да се произвеждат и мастни киселини с осемнадесет, двадесет или двадесет и два въглеродни атома; мастните киселини след това се естерифицират до образуване на триглицериди с активиран глицерол (т.е. глицерол 3-фосфат). Последният може да бъде получен от дихидрокси ацетон фосфат под действието на ензима глицерол фосфат дехидрогеназа или от глицерол чрез ензима глицерол киназа.
Синтезираните мастни киселини трябва да бъдат изпратени в мастната тъкан; те се транспортират в кръвта под формата на триглицериди или отчасти като такива, с използването на транспортен протеин, който е албумин.
