Биохимия человека Том 1 - Марри Р. 1993
Биоэнергетика и метаболизм углеводов и липидов
Регуляция метаболизма липидов и источники энергии в тканях
Регуляция биосинтеза жирных кислот (липогенеза) - Молекулярные факторы, регулирующие липогенез
Быстрая регуляция синтеза длинноцепочечных жирных кислот осуществляется путем алостерической и ковалентной модификации ферментов, а медленная регуляция — путем изменения скорости синтеза и деградации ферментов.
Регуляция ацетил-СоА-карбоксилазы
В настоящее время установлено, что реакция, катализируемая ацетил-СоА-карбоксилазой, является скорость-лимитирующей на пути липогенеза (см. рис. 23.5). Ацетил-СоА-карбоксилаза активируется цитратом и ингибируется длинноцепочечными молекулами ацил-СоА, это является примером ингибирования метаболического пути конечным продуктом по принципу обратной связи. Так, если ацил-СоА накапливается, не успевая вступить в реакцию этерификации с соответствующими субстратами, он автоматически уменьшает синтез новых молекул жирных кислот. Точно так же при накоплении ацил-СоА в результате усиления процесса липолиза или увеличения поступления свободных жирных кислот в ткани происходит ингибирование синтеза жирных кислот de novo. Ацил-СоА может также ингибировать трикарбоксилат-транспортирующую систему митохондрий, препятствуя тем самым выходу цитрата из митохондрии в цитозоль.
Регуляция пируватдегидрогеназы
Существует также обратная связь между концентрацией свободных жирных кислот и отношением активной и неактивной форм пируватдегидрогеназы, благодаря которой осуществляется регуляция образования ацетил-СоА, необходимого для липогенеза. Ацил-СоА тормозит активность пируватдегидрогеназы путем ингибирования ATP-ADP-транслокато- ра внутренней митохондриальной мембраны, в результате внутри митохондрий происходит увеличение отношения [ATP]/[ADP], это приводит к превращению активной формы пируватдегидрогеназы в неактивную (рис. 22.3). Окисление жирных кислот, обусловленное повышением их уровня, приводит к увеличению отношений [ацетил-СоА]/[СоА] и [NADH]/[NAD+] в митохондриях и тем самым к ингибированию пируватдегидрогеназы.
Гормональная регуляция
Существует несколько механизмов стимуляции липогенеза инсулином. Этот гормон ускоряет перенос глюкозы в клетки (например, в клетки жировой ткани) и тем самым способствует увеличению образования как пирувата, необходимого для синтеза жирных кислот, как и глицерол-3-фосфата, необходимого для эстерификации последних. Инсулин способствует переходу пируватдегидрогеназы из неактивной формы в активную в жировой ткани (но не в печени). Кроме того, инсулин способствует активации ацетил-СоА-карбоксилазы, вероятно, в результате активирования протеинфосфатазы. К тому же путем снижения уровня внутриклеточного сАМР инсулин ингибирует липолиз и тем самым снижает концетрацию длинноцепочечных ацил-СоА, которые являются ингибиторами липогенеза. Глюкагон и адреналин вызывают ингибирование ацетил-СоА-карбоксилазы и, следовательно, процесса липогенеза в целом путем увеличения уровня сАМР; в результате сАМР-зависимая протеинкиназа катализирует фосфорилирование ацетил-СоА-карбоксилазы и переводит последнюю в неактивную форму. Кроме того, катехоламины ингибируют ацетил-СоА-карбоксилазу опосредованно при участии а-адренергических рецепторов и Са2+/кальмодулин-зависимой протеинкиназы. У жвачных исходным материалом для липогенеза является не глюкоза, а ацетат. Соответственно у этих животных не функционируют регуляторные механизмы липолиза, локализованные в митохондриях.
Адаптация ферментов
Как ферменты синтеза жирных кислот, так и ацетил-СоА-карбоксилаза являются адаптивными ферментами; количество их возрастает при усиленном питании и уменьшается при голодании, потреблении жира и диабете. Важную роль в индукции биосинтеза этих ферментов играет гормон инсулин. Обусловленная феноменом адаптации ферментов регуляция липогенеза развивается медленно и проявляется полностью только через несколько дней, усиливая прямое и немедленное действие жирных кислот и таких гормонов, как инсулин и глюкагон.