Sinteza acizilor grași pornește de la acetil coenzima A și corespunde aproximativ cu calea inversă a degradării lor; în sinteza acizilor grași o serie de fragmente de bicarbonat sunt adăugate la acetil coenzima A.
Sinteza acizilor grași este complet citoplasmatică (adică enzimele care catalizează această sinteză se găsesc în citoplasmă). Acetil coenzima A utilizată în citoplasmă pentru sinteza acizilor grași este de origine mitocondrială: o mică parte este transportată prin carnitină, prin acțiunea a două enzime acil transferază (una citoplasmică și una mitocondrială) și o enzimă translocază. Parte a acetilului coenzima A de origine mitocondrială se obține printr-o cale specializată: citrat liasa (numele derivă din prima enzimă a acestei căi).
Acetil coenzima A prezentă în mitocondrii derivă din glicoliză după acțiunea piruvat dehidrogenazei; Acetil coenzima A suferă acțiunea enzimei citrat sintază: această enzimă catalizează formarea citratului prin reacția acetil coenzimei A cu oxaloacetat.Dacă ciclul krebs este capabil să satisfacă nevoile energetice, o parte din citrat (cantitatea inutilă pentru ciclul krebs) poate părăsi mitocondriile și ajunge în citoplasmă, unde enzima citrat liasă, consumând energie, o transformă din nou în acetil coenzima A În acest fel, este posibil să existe acetil coenzima A disponibilă în citoplasmă, dar oxaloacetatul care se formează trebuie returnat în mitocondrie pentru a fi disponibil din nou pentru enzima citrat sintază.
Oxaloacetatul este apoi transformat în malat prin acțiunea enzimei malat dehidrogenază citoplasmatic (se folosește un NADH citoplasmatic): malatul este un metabolit permeabil și poate reintra în mitocondrii unde, sub acțiunea enzimei malat dehidrogenazei mitocondriale, este reconvertit în oxaloacetat (se obține și un NADH); pacientul citoplasmatic poate suferi, alternativ, acțiunea enzimei malice, care efectuează o decarboxilare și dehidrogenare, pentru a fi transformată în piruvat. Enzima malică funcționează pe NADP + (este similară cu nicotinamida adenindinucleotidă, dar, spre deosebire de aceasta, are o grupare fosforică pe a doua grupare hidroxil pe una dintre cele două unități de riboză), prin urmare, în trecerea de la malat la piruvat, se produce NADPH ( care se folosește în biosinteză) Piruvatul intră apoi în mitocondrii unde este transformat în oxaloacetat prin acțiunea piruvat carboxilazei sau în acetil coenzima A prin piruvat dehidrogenază.
Să vedem un exemplu: opt molecule de acetil coenzimă A sunt necesare pentru a sintetiza acidul palmitic (lanț cu șaisprezece atomi de carbon), dar numai una dintre ele este utilizată ca atare: șapte molecule de acetil coenzima A sunt transformate în malonil coenzima A de către „enzimă acetil coenzima A carboxilaza (această enzimă folosește o moleculă de CO2 și are ca biotină ca cofactor).
Acetil coenzima O enzimă carboxilază poate exista într-o formă dispersată aproape inactivă și într-o formă agregată activă (aproximativ douăzeci de unități); trecerea de la forma dispersată la forma agregată are loc atunci când în citoplasmă există o „concentrație mare de citrat: citratul este un modulator pozitiv al enzimei acetil coenzimă A carboxilază.
Enzima acetil coenzima A carboxilază are alți modulatori pozitivi (insulină) și negativi (glucagon, adrenalină și acil coenzima A).
Vom analiza sinteza acizilor grași din bacteria escherichia coli în care această sinteză are loc prin acțiunea a șapte proteine distincte; în celulele eucariote, mecanismul prin care are loc sinteza acizilor grași este similar cu cel al bacteriilor, dar, în eucariote, cele șapte enzime responsabile de sinteză sunt grupate în două complexe multienzimale A și B.
La bacterii, șapte gene distincte codifică pentru:
- ACP (proteină purtătoare de acil);
- ACP-acetil transacetilaza;
- ACP.malonil transacetilaza;
- β-ceto-acil-ACP sintază (enzimă condensatoare);
- β-ceto-acil-ACP reductaza;
- D-β-hidroxi-acil dehidratază;
- enoil-ACP redactat.
În eucariote, două gene codifică:
Subunitatea A
ACP;
Enzimă condensatoare
β-ceto-acil-ACP reductaza.
Subunitatea B
ACP-acetil transacetilaza;
ACP-malonil transacetilaza;
D-β-hidroxi-acil dehidratază;
enoil-ACP redactat.
Cele șapte proteine ale Escherichia coli sunt aranjate în așa fel încât să existe una centrală (ACP) și celelalte șase în jurul acesteia.
Două grupări sulfhidril sunt implicate în acțiunea sa enzimatică: una aparținând unei cisteine și una aparținând brațului lung al fosfopanteteinei; ACP se leagă de substrat care, prin brațul fosfopanteteinei, este pus în contact cu celelalte enzime care sunt astfel capabile să își desfășoare acțiunea enzimatică.
Acetil coenzima A (prin intermediul acetil transacilazei ACP) se leagă de enzima ACP (mai precis de sulful cisteinei care formează derivatul cisteil) și se eliberează coenzima A; apoi intervine ACP-malonil transacilaza care catalizează atacul malonil pe fosfopanteteină (de asemenea, în acest proces se eliberează coenzima A care a fost inițial legată de malonil).
Următorul pas implică β-ceto-acil ACP sintaza care este o enzimă condensatoare: permite fuziunea între cele două schelete; malonilul este ușor decarboxilat și se formează un carbonil al derivatului acetil cisteină: cisteina este eliberată și se formează un derivat β-ceto (acetil acetil) fosfopantetină.
Ulterior intervine β-ceto-acil-ACP reductaza care reduce carbonilul în continuare către enzima ACP (un hidroxid este format de NADPH care este redus la NADP +).
Acum, 3-hidroxi-acil ACP dehidrataza acționează (apare deshidratarea) ceea ce duce la formarea unui sistem nesaturat (alchenă).
Următorul proces implică enil-ACP-reductaza (efectuează o hidrogenare: se formează alcanul și NADPH este redus la NADP +).
Ultima fază implică conversia produsului acil obținut din primul ciclu într-un compus capabil să înceapă un al doilea ciclu: enzima transacilază transferă acilul pe cisteină, lăsând liber locul pantetinei care va fi acum dispus să se lege malonil.
În β-oxidare, o moleculă de FAD este utilizată pentru a obține metabolitul α-β nesaturat trans enoyl coenzima A prin dehidrogenare; în sinteza acizilor grași, în schimb, se folosește o moleculă de NADPH pentru a provoca reacția opusă.
De obicei, se sintetizează acizi grași cu șaisprezece atomi de carbon, dar pot fi produși și acizi grași cu optsprezece, douăzeci sau douăzeci și doi de atomi de carbon; acizii grași sunt apoi esterificați pentru a forma trigliceride cu glicerol activat (adică glicerol 3-fosfat). Acesta din urmă poate fi obținut din fosfat de dihidroxi-acetonă prin acțiunea enzimei glicerol fosfat dehidrogenază sau din glicerol prin intermediul enzimei glicerol kinaza.
Acizii grași sintetizați trebuie trimiși către țesutul adipos; acestea sunt transportate în fluxul sanguin sub formă de trigliceride sau, parțial ca atare, cu utilizarea unei proteine transportoare care este albumina.
