Sintesi degli acidi grassi

La sintesi degli acidi grassi parte dall'acetil coenzima A e corrisponde, pressappoco, al percorso a ritroso della loro degradazione; nella sintesi degli acidi grassi si aggiungono una serie di frammenti bicarboniosi all'acetil coenzima A di partenza.
La sintesi degli acidi grassi è completamente citoplasmatica (cioè gli enzimi che catalizzano tale sintesi, si trovano nel citoplasma). L'acetil coenzima A utilizzato nel citoplasma per la sintesi degli acidi grassi, è di provenienza mitocondriale: una piccola parte viene trasportata tramite carnitina, per azione di due enzimi acil transferasi (uno citoplasmatico e uno mitocondriale) e di un enzima traslocasi. La maggior parte di acetil coenzima A di provenienza mitocondriale, si ottiene tramite una via specializzata: la citrato liasi (il nome deriva dal primo enzima di tale via).
L'acetil coenzima A presente nei mitocondri, deriva dalla glicolisi dopo l'azione della piruvato deidrogenasi; l'acetil coenzima A va sotto l'azione dell'enzima  citrato sintasi: tale enzima catalizza la formazione di citrato per reazione  dell'acetil coenzima A con l'ossalacetato. Se il ciclo di krebs è in grado di soddisfare il fabbisogno energetico, parte del citrato  (la quantità non necessaria al ciclo di krebs) può uscire dai mitocondri e raggiungere il citoplasma, dove l'enzima citrato liasi, spendendo energia, lo riconverte in acetil coenzima A  e ossalacetato. In questo modo è possibile avere acetil coenzima A disponibile nel citoplasma; l'ossalacetato che si è formato, deve, però, essere riportato nei mitocondri per poter essere nuovamente disponibile per l'enzima citrato sintasi.
L'ossalacetato, viene allora trasformato in malato per azione dell'enzima malato deidrogenasi citoplasmatica (viene speso un NADH citoplasmatico): il malato è un metabolita permeabile e può rientrare nei mitocondri dove, sotto l'azione dell'enzima malato deidrogenasi mitocondriale, viene riconvertito in ossalacetato (si ottiene anche un NADH); il malato citoplasmatico, può, in alternativa, andare sotto l'azione  dell'enzima malico, che svolge una decarbossilazione  ed una deidrogenazione, per essere convertito in piruvato. L'enzima malico lavora a NADP+  (è simile alla nicotinammideadenindinucleotide ma, a differenza di questa, presenta un gruppo fosforico sul secondo  gruppo ossidrilico  su una della due unità di ribosio) perciò nel passaggio da malato a piruvato, si produce NADPH (che viene utilizzato nella biosintesi). Il piruvato entra, poi, nei mitocondri dove viene trasformato in ossalacetato per azione della piruvato decarbossilasi oppure in acetil coenzima A tramite la piruvato deidrogenasi.
Vediamo un esempio: per sintetizzare l'acido palmitico (catena a sedici atomi di carbonio) sono necessarie otto molecole di acetil coenzima A ma soltanto una di esse viene utilizzata come tale: sette molecole di acetil coenzima A vengono convertite in malonil coenzima A dall'enzima acetil coenzima A carbossilasi (questo enzima utilizza una molecola di CO2 ed ha come cofattore la biotina).
L'enzima acetil coenzima A carbossilasi, può esistere in una forma dispersa quasi inattiva ed una forma aggregata (circa venti unità) attiva; il passaggio dalla forma dispersa a quella aggregata, si verifica quando nel citoplasma c'è un'elevata concentrazione di citrato: il citrato è un modulatore positivo dell'enzima acetil coenzima A carbossilasi.
L'enzima acetil coenzima A carbossilasi, ha altri modulatori sia positivi (insulina) sia negativi (glucagone, adrenalina e acil coenzima A).
Analizzeremo la sintesi degli acidi grassi nel baterio escherichia coli in cui tale sintesi si verifica per azione di sette  distinte proteine; nelle cellule eucariote, il meccanismo con cui avviene la sintesi degli acidi grassi  è analogo a quello dei batteri ma, negli eucarioti i sette enzimi responsabili alla sintesi, sono raggruppati in due complessi multienzimatici A e B.
Nei batteri, sette geni distinti, codificano per:

  1. ACP (proteina trasportatrice di acili);
  2. ACP-acetil transacetilasi;
  3. ACP.malonil transacetilasi;
  4. β-cheto-acil-ACP sintasi (enzima condensante);
  5. β-cheto-acil-ACP reduttasi;
  6. D-β-idrossi-acil deidratasi;
  7. enoil-ACP redattasi.

Negli eucarioti due geni codificano per :


Subunità A

ACP;

Enzima condensante

β-cheto-acil-ACP reduttasi.

Subunità B

ACP-acetil transacetilasi;

ACP-malonil transacetilasi;

D-β-idrossi-acil deidratasi;

enoil-ACP redattasi.

Le sette proteine dell'escherichia coli sono disposte in modo tale che ve ne sia una centrale (l'ACP) e le altre sei attorno ad essa.
Nella sua azione enzimatica, sono coinvolti due gruppi sulfidrilici: uno appartenente ad una cisteina  ed uno appartenente al lungo braccio di una fosfopanteteina; l'ACP si lega al substrato che, poi, attraverso il braccio della fosfopanteteina, viene messo in contatto con gli altri enzimi che sono, così, in grado di svolgere la loro azione enzimatica.
L'acetil coenzima  A (mediante l'ACP acetil transacilasi) si lega all'ACP-enzima (più precisamente allo zolfo della cisteina formando il cisteil-derivato)  e si libera coenzima A; interviene, poi, l'ACP-malonil transacilasi che catalizza l'attacco del malonile  alla fosfopanteteina (anche in questo processo viene liberato coenzima A che inizialmente era legato al malonile).
Lo step successivo coinvolge la β-cheto -acil ACP sintasi che è un enzima condensante: permette la fusione tra i due scheletri; il malonile si decarbossila facilmente e si forma un carbonile del cistein derivato di acetile: si libera la cisteina e si forma un β-cheto (aceto acetil) fosfopantetein derivato.
Successivamente, interviene la β-cheto-acil-ACP reduttasi che riduce il carbonile più lontano all'ACP-enzima (si forma un idrossido mediante NADPH che si riduce a NADP+).
Agisce, ora, il 3-idrossi-acil ACP deidratasi (si verifica una disidratazione) che porta alla formazione di un sistema insaturo (alchene).
Il processo successivo, coinvolge l'enoil-ACP-reduttasi (effettua una idrogenazione: si forma l'alcano e NADPH si riduce a NADP+).
L'ultima fase, prevede la conversione del prodotto acile ottenuto dal primo ciclo, in un composto in grado di iniziare un secondo ciclo: l'enzima transacilasi, trasferisce l'acile sulla cisteina, lasciando libero il sito della panteteina che sarà, ora, disponibile a legare un altro malonile.
Nella β-ossidazione si utilizza una molecola di FAD per ottenere il metabolita α-β insaturo trans enoil coenzima A tramite deidrogenazione; nella sintesi degli acidi grassi, si utilizza, invece, una molecola di NADPH per far avvenire la reazione opposta.
Solitamente si sintetizzano acidi grassi con sedici atomi di carbonio ma, possono essere prodotti anche acidi grassi con diciotto, venti o ventidue atomi di carbonio; gli acidi grassi vengono, poi, esterificati, per formare i trigliceridi, con glicerolo attivato (ossia glicerolo 3-fosfato). Quest'ultimo si può ottenere dal diidrossi acetone fosfato per azione dell'enzima glicerolo fosfato deidrogenasi o dal glicerolo tramite l'enzima glicerolo chinasi.
Gli acidi grassi sintetizzati devono essere inviati al tessuto adiposo; essi vengono trasportati nel torrente circolatorio sottoforma di trigliceridi oppure, in parte come tali con l'utilizzo di una proteina trasportatrice che è l'albumina.



Ultima modifica dell'articolo: 17/04/2015