The lipogenesis adalah laluan metabolik utama yang mana asid lemak yang berantai panjang disintesis daripada karbohidrat diambil secara berlebihan dalam diet. Asid lemak ini dapat dimasukkan ke dalam trigliserida melalui esterifikasi mereka ke molekul gliserol.
Dalam keadaan normal, lipogenesis berlaku di tisu hati dan adiposa dan dianggap sebagai salah satu penyumbang utama pemeliharaan homeostasis trigliserida dalam serum darah.
Struktur sintase asid lemak manusia (FASN) (Sumber: Emw
melalui
Wikimedia Commons)
Trigliserida adalah takungan tenaga utama badan dan tenaga yang terkandung di dalamnya diekstrak berkat proses yang dikenali sebagai lipolisis, yang, bertentangan dengan lipogenesis, terdiri daripada pemisahan dan pembebasan molekul gliserol dan asid lemak ke dalam aliran darah.
Gliserol yang dilepaskan berfungsi sebagai substrat untuk jalur glukoneogenik dan asid lemak dapat diangkut ke petak lain yang dikompleks dengan albumin serum.
Asid lemak ini diserap oleh hampir semua tisu kecuali otak dan eritrosit, kemudian mereka diesterifikasi menjadi triacylglycerols sekali lagi untuk dioksidasi sebagai bahan bakar atau disimpan sebagai simpanan tenaga.
Makanan yang kaya dengan lemak adalah penyebab utama kegemukan, kerana kalori berlebihan mesti disimpan dan tisu adiposa mesti berkembang untuk menampung kelebihan lipid yang tertelan dan yang disintesis secara endogen.
Ciri dan fungsi
Di dalam tubuh manusia, misalnya, asid lemak timbul sama ada dari proses biosintetik dari asetil-CoA atau sebagai produk pemprosesan hidrolisis lemak dan fosfolipid membran.
Banyak mamalia tidak dapat mensintesis beberapa asid lemak, yang menjadikan komponen penting dalam makanan mereka.
Fungsi utama lipogenesis ada kaitannya dengan penyimpanan tenaga dalam bentuk lemak (lipid) yang berlaku ketika memakan jumlah karbohidrat yang lebih besar daripada yang diperlukan oleh tubuh, bahkan melebihi kapasiti penyimpanan hepatik glikogen.
Lipid yang disintesis melalui laluan ini disimpan dalam tisu adiposa putih, tempat penyimpanan lipid utama di dalam badan.
Lipogenesis berlaku di semua sel tubuh, bagaimanapun, tisu adiposa dan hati adalah tempat utama sintesis. Laluan ini berlaku di sitoplasma sel, sementara pengoksidaan asid lemak berlaku di petak mitokondria.
Lipogenesis dan sintesis trigliserida berikutnya diikuti oleh sintesis dan rembesan zarah-zarah lipoprotein berketumpatan rendah yang dikenali sebagai partikel VLDL (Very Low Density Lipoprotein), yang mampu memasuki aliran darah.
Kedua-dua zarah VLDL dan trigliserida dapat dihidrolisis di kapilari tisu ekstra hepatik, terutama pada tisu otot dan adiposa untuk pembebasan atau penyimpanan tenaga.
Reaksi
Aliran atom karbon dari glukosa yang terdapat dalam karbohidrat ke asid lemak dimodulasi oleh lipogenesis dan merangkumi rangkaian reaksi enzimatik yang terkoordinasi dengan sempurna.
1-Jalur glikolitik di sitosol sel bertanggungjawab memproses glukosa yang masuk dari aliran darah untuk menghasilkan piruvat, yang diubah menjadi asetil-CoA, mampu memasuki kitaran Krebs di mitokondria, di mana sitrat dihasilkan .
2-Langkah pertama jalur lipogenik terdiri daripada penukaran sitrat yang meninggalkan mitokondria menjadi asetil-CoA dengan tindakan enzim yang dikenali sebagai ATP-sitrat lyase (ACLY).
3-Asetil-CoA yang dihasilkan adalah karboksilasi untuk membentuk malonil-CoA, suatu reaksi yang dikatalisis oleh karboksilase asetil-CoA (ACACA).
4-Reaksi ketiga adalah reaksi yang memaksakan langkah membatasi seluruh laluan, iaitu reaksi paling lambat, dan terdiri daripada penukaran malonyl-CoA menjadi palmitat oleh enzim sintase asid lemak (FAS).
5-Reaksi hiliran lain membantu mengubah palmitat menjadi asid lemak lain yang lebih kompleks, namun, palmitat adalah produk utama lipogenesis de novo.
Sintesis asid lemak
Sintesis asid lemak pada mamalia bermula dengan kompleks sintase asid lemak (FAS), kompleks multifungsi dan multimerik dalam sitosol yang mensintesis palmitat (asid lemak 16-karbon tepu). Untuk reaksi ini ia menggunakan, seperti yang telah disebutkan, malonyl-CoA sebagai penderma karbon dan NADPH sebagai kofaktor.
Subunit homodimer FAS memangkinkan sintesis dan pemanjangan asid lemak dua atom karbon pada satu masa. Subunit ini mempunyai enam aktiviti enzimatik yang berbeza: asetil transferase, B-ketoacyl synthase, malonyl transferase, B-ketoacyl reductase, B-hydroxyacyl dehydratase, dan enoyl reductase.
Anggota keluarga yang berlainan protein pemanjangan asid lemak rantai panjang (Elovl) bertanggungjawab untuk pemanjangan asid lemak yang dihasilkan oleh FAS. Di hilir adalah enzim lain yang bertanggungjawab untuk pengenalan ikatan berganda (desaturasi) dalam rantai asid lemak.
Peraturan
Banyak keadaan patofisiologi mempunyai kaitan dengan peraturan lipogenik yang rosak, kerana penyimpangan di dalamnya mengganggu homeostasis lipid badan.
Makanan yang kaya dengan karbohidrat mengaktifkan lipogenesis hati, tetapi telah terbukti bahawa bukan hanya jumlah karbohidrat yang dimakan, tetapi juga jenis karbohidrat.
Data eksperimen menunjukkan, sebagai contoh, gula sederhana seperti fruktosa mempunyai kesan yang lebih kuat dalam mengaktifkan lipogenesis hati daripada karbohidrat lain yang lebih kompleks.
Metabolisme glukolitik glukosa merupakan sumber karbon yang besar untuk sintesis asid lemak.
Glukosa juga mendorong ekspresi enzim yang terlibat dalam jalur lipogenik dengan protein yang mengikat unsur tindak balas karbohidrat.
Tahap glukosa dalam darah juga merangsang ekspresi enzim ini dengan merangsang pembebasan insulin dan menghambat pelepasan glukagon di pankreas. Kesan ini dikawal melalui elemen pengatur sterol protein pengikat 1 (SREBP-1) dalam sel hati dan adiposit.
Laluan pengawalseliaan lain mempunyai banyak kaitan dengan sistem endokrin dan hormon yang berbeza secara tidak langsung berkaitan dengan ekspresi banyak enzim lipogenik.
Rujukan
- Ameer, F., Scandiuzzi, L., Hasnain, S., Kalbacher, H., & Zaidi, N. (2014). Lipogenesis de novo dalam kesihatan dan penyakit. Metabolisme, 0-7.
- Lodhi, IJ, Wei, X., & Semenkovich, CF (2011). Lipoexpediency: lipogenesis de novo sebagai pemancar isyarat metabolik. Trend Endokrinologi & Metabolisme, 22 (1), 1–8.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokimia (edisi ke-3). San Francisco, California: Pearson.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger. Edisi Omega (edisi ke-5).
- Samuel, VT (2011). Lipogenesis disebabkan fruktosa: dari gula hingga lemak hingga ketahanan insulin. Trend Endokrinologi & Metabolisme, 22 (2), 60–65.
- Scherer, T., Hare, JO, Diggs-andrews, K., Schweiger, M., Cheng, B., Lindtner, C.,… Buettner, C. (2011). Brain Insulin Mengawal Lipolisis dan Lipogenesis Tisu Adipose. Metabolisme Sel, 13 (2), 183–194.
- Schutz, Y. (2004). Lemak diet, lipogenesis dan keseimbangan tenaga. Fisiologi & Tingkah Laku, 83, 557–564.
- Strable, MS, & Ntambi, JM (2010). Pengawalan genetik lipogenesis de novo: peranan dalam obesiti yang disebabkan oleh diet. Ulasan Kritikal dalam Biokimia dan Biologi Molekul, 45 (3), 199-214.
- Zaidi, N., Lupien, L., Kuemmerle, NB, Kinlaw, WB, Swinnen, J. V, & Smans, K. (2013). Lipogenesis dan lipolisis: Laluan yang dieksploitasi oleh sel barah untuk memperoleh asid lemak Asid Lemak. Kemajuan dalam Penyelidikan Lipid, 52 (4), 585–589.