1

Biosintesi degli acidi grassi

2

Confronto tra -ossidazione e biosintesi degli acidi grassi

3

Sistema di trasporto dei tricarbossilati: con queste reazioni si trasferiscel’acetil CoA dal mitocondrio al citosol

4

Prima tappa della biosintesi degli acidi grassi:

sintesi del malonil CoA

con una reazione catalizzata dall’enzima

Acetil-CoA carbossilasi (biotina dipendente)

5

HCO3- + ATP

E-biotinaE-biotina-CO2

E-biotina-CO2

CH3-C-SCoA

O

+

-O2C-CH2-C-SCoA

O

+ E-biotina

Malonil CoA

6

L’acetil CoA carbossilasi dei mammiferi

è sotto controllo allosterico

e ormonale

7

L’ acetil CoA carbossilasi è costituita da 21 protomeri ciascun protomero è costituito da tre subunità

1. La biotina carbossilasi

2 . La carbossil trasferasi

3. Il carrier della biotina

Questo enzima è regolato da un duplice meccanismo: 1. depolarizzazione e polarizzazione

2. fosforilazione e defosforilazione

8

È attivo quando è defosforilato e polimerizzato

E’ inattivo quando è fosorilato e depolimerizzato

Regolazione dell’acil CoA carbossilasi

9

L’acetil CoA carbossilasi è sotto il controllo ormonale:

• L’ insulina – tramite la defosforilazione del sito attiva l’enzima promuovendo la polimerizzazioneGlucagoneAdrenalinaNor-Adrenalina

Stimolano la fosforilazione AMP-dipendente di un sito dell’enzima inattivando e depolimerizzando l’enzima

INOLTRE

Il citrato favorisce la forma A polimerica dell’enzima che è attiva

In presenza di acetil CoA o in assenza di Citrato la forma polimerica si dissocia, inattivandosi nei protomeri costituenti

10

La sintesi degli acidi grassi richiede 7 reazioni enzimatiche catalizzate dal complesso multienzimatico

acido grasso sintasi

e parte da

acetil CoA + malonil CoA

I l complesso contiene 7 attività enzimatiche e

una proteina trasportatrice degli acili

11

• La sintesi degli acidi grassi non è semplicemente l’ inverso della via degradativa

• Entrambe le vie sono sempre distinte,hanno infatti sede diverse

• Gli intermedi nella sintesi degli acidi grassi sono legati covalentemente ai gruppi sulfidrilici di una proteina trasportatrice di Acili ( ACP )• La catena dell’acido grasso in crescita viene allungata dall’addizione sequenziale di unità bicarboniose derivate dall’ acetil CoA

Il donatore attivato di unità bicarboniose è la malonil ACP

12

RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DELL’ACIDO GRASSO SINTASI UN DIMERO CHE CONTIENE TRE DOMINI

(ACIL- TRANSFERASI ) (MALONIL- TRANSFERASI)

( E NZIMA CONDENSANTE )

Primo dominio Secondo dominio Terzo dominio

( tioesterasi )

( -chetoacil riduttasi )

( enoil reduttasi )

( deidratasi )

13

• traslocazione dell’acido grasso in allungamento tra il gruppo solfidrilico del residuo di cisteina dell’enzima condensante

• il gruppo sulfidrilico della fosfopantoteina della ptoteina trasportatrice di acili determinano la crescita della catena • Le reazioni si ripetono finchè non viene sintetizzato il prodotto palmitico

14

Reazioni catalizzateDall’acido grasso sintasi

15

L’allungamento è mediato da un altrocomplesso multienzimatico, l’acido grasso elongasi, situato sul reticoloendoplasmatico.

Le unità a due atomi di C che si aggiungono derivano dal malonil CoA.

16

ENZIMI LEGATI ALLA MEMBRANA DEL R.E.- OSSIDASI A FUNZIONE MISTA - GENERANO ACIDI GRASSI INSATURI

+ NADH + H+ + O2

+ NAD+ + 2H2O

R-CH2-CH2-(CH2)7-COOH

R-CH-CH-(CH2)7-COOH-

Stearoil CoA

oleoil CoA

doppio legame cis-9

17

Allungamento mitocondriale degli acidi grassi

Anche i MT sono in grado di allungare gli acidi grassi ma utilizzano acetil CoA comedonatore di unità bicarboniose.

18

SCHEMA RIASSUNTIVO

ALLUNGAMENTO DEGLI ACIDI GRASSI

Sistema mitocondriale• il palmitato attivato in palmitoil-CoA entra nel mitocondrio

• il sistema di trasporto è carnitina dipendente• condensazione del palmitoil CoA con l’acetil CoA

• riduzione NADH(H)+ dipendente del chetoacil-CoA

• deidratazione dell’idrossiacil-CoA

• riduzione NADPH(H)+ dipendente del deidro acil -CoA

Palmitoil-CoA Stearil-CoA

NAD(P)H(H)+ NAD(P)+

Acetil-CoA CoA

19

SISTEMA MICROSOMIALE

• questo sistema utilizza maloni-CoA

• e gli equivalenti riducenti del NADPH(H)+

Palmitoil CoA Stearil-CoA + CO2

Malonil-CoA CoA

2 NADPH(H)+ 2 NADP

20

• La sintesi e la degradazione degli acidi grassi sono regolate reciprocamente

• Il malonil CoA inibisce la carnitina acil transferasi I impedendo l’accesso degli acil CoA alla matrice mitocondriale nei momenti di abbondanza

• Nello stato di digiuno la concentrazione degli acidi grassi liberi aumenta poiché ormoni quali l’adrenalina e il glucagone stimolano la lipasi delle cellule adipose

REGOLAZIONE GLOBALE

1

21

• Nel controllo a lungo termine si ha la modulazione della sintesi degli enzimi coinvolti nella sintesi degli acidi grassi:

Citrato liasi,enzima malico,l’acetil-CoA carbossilasi, l’acido grassi sintasi

Il contenuto epatico di questi enzimi, che hanno tutti una breve emivita diminuisce a digiuno e nel diabete insulino privo, aumenta in seguito a somministrazione di glucosio e insulina con:

aumento dei glucidi

Stimola la biosintesi degli enzimi della lipogenesi

conversione dei glucidi in lipidi

2

22

La desaturazione è attuata dalla stearoil-CoA desaturasi ed è regolata a seconda delle necessità dell’organismo

Aumenta in seguito ad alimentazione glucidica (questi formano ac. grassi saturi) e in seguito all’azione dell’insulina

Diminuisce dopo somministrazione di ac. grassi insaturi

23

IMPORTANTI ACIDI GRASSI

Acido stearico 18:0

Acido linoleico 18: 2(9,12)

Acido oleico 18: 1(9)

Acido linolenico 18:3 (9,12,15)

L’acido linolenico è particolarmente importante poiché viene convertito, attraverso una serie di allungamenti e desaturazioni in acido arachidonico, un precursore della sintesi delle prostaglandine e altri eicosanoidi

24

Desaturazione dell’acido linoleico

18:2(9, 12) acido linoleico

18:3 (6,9,12) ac.-linoleico

2CO2

20:3(8,11,14)

20:4(5,8,11,14) ac.arachidonico

O2

2H2O

NADPH(H)+

NADP

Nell’uomo le desaturasi non sono in grado di introdurre doppi legami tra l’atomo di C 10 e l’atomo di C del gruppo metilico terminale, per cui devono essere introdotti con la dieta e quindi sono essenziali:

L’acido linoleico L’acido linolenico

NAPH(H)+ NADP+

O2 2H2O

25

L’ARACONOIDATO E’ IL PRINCIPALE PRECURSORE DEGLI ORMONI EICOSANOIDI ( prostaglandine, prostacicline, trombossani )

L’arachidinato può essere convertito in leucotrieni per azione della lipossigenasi

Questi composti scoperti inizialmente nei leucociti, contengono tre doppi legami coniugati

ciclo-ossigenasi

FANS-

CORTICO-STEROIDI - -

26

METABOLISMO DEL COLESTEROLO

27

Il colesterolo è un costituente vitale delle membrane cellulari, il precursore degli ormoni steroidei e degli acidi biliari.

Il suo deposito nelle arterie è associato a malattie cardiovascolari.

In un organismo sano viene mantenuto un delicato equilibrio tra:biosintesi, utilizzo e trasporto

28

L’acetil CoA è il precursore di partenzaper la biosintesi del colesterolo.

Principalmente nel fegato

l’acido mevalonico contiene 6 C che derivano da3 molecole di acetil CoA

29

condensazione

30

reazione di condensazione

31

32

CONTROLLO DEL METABOLISMO DEL COLESTEROLO

1)Attività dell’ HMG CoA reduttasi2)velocità di sintesi del recettore per le LDL3)velocità di esterificazione del colesterolo

da parte di ACAT

33

L’HMG-CoA reduttasi è il principale sito di controllo della biosintesi del colesterolo.

Controllo retroattivo a lungo termine

meccanismo di controllo principale

Controllo a breve termine

fosforilazione reversibile

34

Due strategie per contrastarel’ipercolesterolemia

1)ingestione di resine che legano gli acidi biliari

-conversione del colesterolo in acidi biliari-aumento della sintesi dei recettori per le LDL

!!!!! aumento di HMG-CoA reduttasi

2) trattamento con inibitori competitivi dell’ enzimaHMG-CoA reduttasi (statine)

35

La concentrazione intacellulare del colesterolo è finemente regolata

36

REGOLAZIONE DELL’ HMG-CoAREGOLAZIONE DELL’ HMG-CoA

• la velocità di sintesi è regolata dalla proteina che lega l’ elemento di regolazione degli steroli ( SREBP )

• questo fattore di trascrizione si lega a una breve sequenza del DNA denominata elemento di regolazione degli steroli ( SRE ), che si trova sul lato 5’ del gene per la riduttasi

• nel suo stato inattivo la proteina SREBP è ancorata al reticolo endoplasmatico o alla membrana nucleare.

• quando la concentrazione di colesterolo si abbassa abbassa , il dominio amminoterminale viene rilasciato dalla sua associazione con la membrana mediante due scissioni proteolitiche specifiche 1

372

La proteina libera migra fino al nucleo e lega l’SRE del gene per la HMG-CoA riduttasi, ma anche altri geni coinvolti nella biosintesi del colesterolo, e ne promuove la trascrizione

• quando la concentrazione di colesterolo sale, sale, la liberazione da proteolisi della proteina SREBP viene bloccata, mentre quella già presente nel nucleo viene degradata rapidamente .

• la degradazione della riduttasi è strettamente la degradazione della riduttasi è strettamente regolataregolata. L’enzima è costituito da due domini: il dominio citosolico, che porta avanti la catalisi e il dominio di membrana che è un sensore dei segnali che determinano la sua degradazione

• la fosforilazionela fosforilazione determina la riduzione dell’attività dell’enzima come l’acetil-CoA-carbosilasi

38

La rimozione del colesterolo dai tessuti è un processo mediato dalle HDL

39

40

41

L’ossido di azoto secreto dalle cellule endoteliali è importante per la funzione delle pareti dei vasi sanguigni.

bassi livelli di NO: sviluppo dell’ipertensione

alti livelli di NO: effetto protettivo contro l’aterosclerosi

riduce l’adesione dei monociti all’endotelioriduce la proliferazione delle cellule muscolari lisce

42

Fine

43

gruppo malonilein seguito alla sua decarbossilazione, al malonil CoA si lega l’acetil CoA

gruppo acetile

acetoacetil - ACP

44Due subunità multifunzionali, associate testa-coda, formano il dimero

45

Controllo del metabolismo del colesterolo

Endocitosi mediata da recettore per le LDL nelle cellule di mammifero

46

R-C-

OColesterolo esterificato

trasportato dalle lipoproteine

Acil-CoA: colesterolo acil trasferasi (ACAT)

47

48

L’allungamento e l’insaturazione degli acidi grassi sono catalizzati da sistemi enzimatici accessoriI sistemi del reticolo endoplasmatico hanno la funzione di introdurre doppi legami negli acil CoA a catena lunga

Nella conversione dello stearoil CoA in oleiol CoA, viene inserito un doppio legame cis 9 da un’ossidasi che impegna ossigeno molecolare