Биосинтез сложных липидов
А. Биосинтез жиров и
фосфолипидов
Сложные липиды, такие, как нейтральные
жиры (триацилглицерины), фосфо- и гликолипиды, синтезируются по основным
реакционным путям. Синтез начинается (на схеме внизу) с
sn-З-глицерофосфата. Обозначение «sn» относится к
стереохимической номенклатуре, так как симметричный глицерин после присоединения
фосфата приобретает хиральность. sn-3-Глицерофосфат образуется при
восстановлении [1] промежуточного продукта гликолиза,
дигидроксиацетон-3-фосфата, или в результате фосфорилирования
глицерина [2]. При этерификации sn-3-глицерофосфата по C-1
длинноцепочечной жирной кислотой образуются лизофосфатиды [3], при
повторной этерификации ненасыщенной жирной кислотой по С-2 — фосфатидаты
[4], ключевые промежуточные продукты в биосинтезе жиров, фосфо- и
гликолипидов.
Из фосфатидовых кислот после
гидролитического отщепления фосфатной группы [5] и последующего ацилирования
жирной кислотой [6] образуются триацилглицерины (жиры). После завершения
биосинтеза нейтральные жиры сохраняются в цитоплазме в виде жировых
капель.
Из фосфатидовых кислот также через
промежуточное образование диацилглицерина синтезируется фосфатидилхолин
(лецитин) [7]. Фосфохолиновая группа переносится на диацилглицерин из
холинцитидиндифосфата [ЦДФ-холина (CDP-холина)] (см. с. 112), представляющего
собой активированную форму холина.
По аналогичной реакции диацилглицерина и
ЦДФ-этаноламина образуется фосфатидилэтаноламин. Фосфатидилсерин
образуется из фосфатидилэтаноламина путем обмена аминоспиртовых групп.
Последующие реакции заключаются во взаимопревращении фосфолипидов: например,
фосфатидилсерин декарбоксилируется с образованием фосфатидилэтаноламина;
последний в результате метилирования S-аденозилметионином превращается в
фосфатидилхолин.
Для биосинтеза нейтральных жиров, фосфо- и гликолипидов также
используются пищевые липиды. Нейтральные жиры расщепляются в пищеварительном
тракте панкреатическими липазами до жирных кислот и 2-моноацилглицеринов. Эти
метаболиты всасываются слизистой кишечника и используются в качестве предшественников
в синтезе липидов (см. с. 266). Последовательное ацилирование
2-моноацилглицерина с образованием в качестве конечных продуктов нейтральных
жиров катализируется двумя ацилтрансферазами [8, 6]
в последовательности реакций: 2-моноацилглицерин → диацилглицерин →
триацилглицерин (нейтральный жир).
Биосинтез фосфатидилинозита также начинается с фосфатидовой
кислоты. При взаимодействии с ЦМФ (CMP) образуется ЦДФ-диацилглицерин [9],
который далее реагирует с инозитом с образованием фосфатидилинозита [10].
Этот фосфолипид переходит в плазматическую мембрану и может быть там фосфорилирован
АТФ с образованием фосфатидилинозит-4-фосфата (PlnsP) и фосфатидилинозит-4,5-дифосфата
(PlnsP2). PlnsP2 является субстратом фосфолипазы С, которая
расщепляет его до вторичных мессенджеров 2,3-диацилглицерина [ДАГ (DAG)]
и инозит-1,4,5-трифосфата [ИФ3 (InsP3)] (см. рис.
375).
Ниже перечислены ферменты, принимающие участие в биосинтезе липидов. Большинство из них ассоциировано с мембранами гладкого эндоплазматического ретикулума, где и протекают представленные на схеме реакции.
[ 1] 3-Глицерофосфатдегидрогеназа (NAD+) 1.1.1.8[ 2] Глицеринкиназа 2.7.1.30
[ 3] 3-Глицерофосфат-О-ацилтрансфераза 2.3.1.15
[ 4] 1-Ацил-3-глицерофосфат-О-ацилтрансфераза 2.3.1.51
[ 5] Фосфатидатфосфатаза 3.1.3.4
[ 6] Диацилглицерин-0-ацилтрансфераза 2.3.1.20
[ 7] 1-Алкил-2-ацетилглицерин—холинфосфотрансфераза 2.7.8.16
[ 8] Ацилглицерин-О-пальмитоилтрансфераза 2.3.1.22
[ 9] Фосфатидат—цитидилтрансфераза 2.7.7.41
[10] CDP-диацилглицерин—инозит-3-фосфатидилтрансфераза 2.7.8.11
[11] 1-Фосфатидилинозит-киназа 2.7.1.67
[12] 1-Фосфатидилинозит-4-фосфат-киназа 2.7.1.68