Biosintesi degli acidi grassi 1 Confronto tra ossidazione

Biosintesi degli acidi grassi 1

Confronto tra -ossidazione e biosintesi degli acidi grassi 2

Sistema di trasporto dei tricarbossilati: con queste reazioni si trasferisce l’acetil Co. A dal mitocondrio al citosol 3

Prima tappa della biosintesi degli acidi grassi: sintesi del malonil Co. A con una reazione catalizzata dall’enzima Acetil-Co. A carbossilasi (biotina dipendente) 4

HCO 3 - + ATP E-biotina-CO 2 O CH 3 -C-SCo. A E-biotina-CO 2 O + E-biotina -O 2 C-CH 2 -C-SCo. A Malonil Co. A + 5

L’acetil Co. A carbossilasi dei mammiferi è sotto controllo allosterico e ormonale 6

L’ acetil Co. A 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 7

Regolazione dell’acil Co. A carbossilasi È attivo quando è defosforilato e polimerizzato E’ inattivo quando è fosorilato e depolimerizzato 8

L’acetil Co. A carbossilasi è sotto il controllo ormonale: • L’ insulina – tramite la defosforilazione del sito attiva l’enzima promuovendo la polimerizzazione Glucagone Adrenalina Nor-Adrenalina Stimolano la fosforilazione AMPdipendente 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 Co. A o in assenza di Citrato la forma polimerica si dissocia, inattivandosi nei protomeri 9 costituenti

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• 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 Co. A Il donatore attivato di unità bicarboniose è la malonil ACP 11

RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DELL’ACIDO GRASSO SINTASI UN DIMERO CHE CONTIENE TRE DOMINI Primo dominio Secondo dominio ( deidratasi ) Terzo dominio ( -chetoacil riduttasi ) (ACIL- TRANSFERASI ) (MALONIL- TRANSFERASI) ( enoil reduttasi ) ( tioesterasi ) ( E NZIMA CONDENSANTE ) 12

• 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 13

Reazioni catalizzate Dall’acido grasso sintasi 14

L’allungamento è mediato da un altro complesso multienzimatico, l’acido grasso elongasi, situato sul reticolo endoplasmatico. Le unità a due atomi di C che si aggiungono derivano dal malonil Co. A. 15

ENZIMI LEGATI ALLA MEMBRANA DEL R. E. - OSSIDASI A FUNZIONE MISTA GENERANO ACIDI GRASSI INSATURI R-CH 2 -(CH 2)7 -COOH + NADH + H+ + O 2 Stearoil Co. A R-CH-CH-(CH 2)7 -COOH oleoil Co. A + NAD+ + 2 H 2 O doppio legame cis-D 9 16

Allungamento mitocondriale degli acidi grassi Anche i MT sono in grado di allungare gli acidi grassi ma utilizzano acetil Co. A come donatore di unità bicarboniose. 17

SCHEMA RIASSUNTIVO ALLUNGAMENTO DEGLI ACIDI GRASSI Sistema mitocondriale • il palmitato attivato in palmitoil-Co. A entra nel mitocondrio • il sistema di trasporto è carnitina dipendente • condensazione del palmitoil Co. A con l’acetil Co. A • riduzione NADH(H)+ dipendente del chetoacil-Co. A • deidratazione dell’idrossiacil-Co. A • riduzione NADPH(H)+ dipendente del deidro acil -Co. A NAD(P)H(H)+ NAD(P)+ Palmitoil-Co. A Stearil-Co. A Acetil-Co. A 18

SISTEMA MICROSOMIALE • questo sistema utilizza maloni-Co. A • e gli equivalenti riducenti del NADPH(H)+ 2 NADP Palmitoil Co. A Malonil-Co. A Stearil-Co. A + CO 2 Co. A 19

REGOLAZIONE GLOBALE • La sintesi e la degradazione degli acidi grassi sono regolate reciprocamente • Il malonil Co. A inibisce la carnitina acil transferasi I impedendo l’accesso degli acil Co. A 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 1 20

• 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-Co. A 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 21

La desaturazione è attuata dalla stearoil-Co. A 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 22

IMPORTANTI ACIDI GRASSI Acido stearico Acido oleico Acido linolenico 18: 0 18: 1(9) 18: 2(9, 12) 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 23

Desaturazione dell’acido linoleico NAPH(H)+ 18: 2(9, 12) acido linoleico O 2 NADP+ 2 H 2 O 2 CO 2 18: 3 (6, 9, 12) ac. -linoleico 20: 3(8, 11, 14) O 2 2 H 2 O NADPH(H)+ NADP Nell’uomo le desaturasi non sono in grado di introdurre doppi legami tra 20: 4(5, 8, 11, 14) l’atomo di C 10 e l’atomo di C del ac. arachidonico gruppo metilico terminale, per cui devono essere introdotti con la dieta e quindi sono essenziali: L’acido linoleico L’acido linolenico 24

L’ARACONOIDATO E’ IL PRINCIPALE PRECURSORE DEGLI ORMONI EICOSANOIDI ( prostaglandine, prostacicline, trombossani ) CORTICOSTEROIDI - - FANS ciclo-ossigenasi - L’arachidinato può essere convertito in leucotrieni per azione della lipossigenasi Questi composti scoperti inizialmente nei leucociti, contengono tre 25 doppi legami coniugati

METABOLISMO DEL COLESTEROLO 26

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 27

Principalmente nel fegato L’acetil Co. A è il precursore di partenza per la biosintesi del colesterolo. l’acido mevalonico contiene 6 C che derivano da 3 molecole di acetil Co. A 28

condensazione 29

reazione di condensazione 30

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CONTROLLO DEL METABOLISMO DEL COLESTEROLO 1)Attività dell’ HMG Co. A reduttasi 2)velocità di sintesi del recettore per le LDL 3)velocità di esterificazione del colesterolo da parte di ACAT 32

L’HMG-Co. A 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 33

Due strategie per contrastare l’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-Co. A reduttasi 2) trattamento con inibitori competitivi dell’ enzima HMG-Co. A reduttasi (statine) 34

La concentrazione intacellulare del colesterolo è finemente regolata 35

REGOLAZIONE DELL’ HMG-Co. A • 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 , il dominio amminoterminale viene rilasciato dalla sua associazione con la membrana mediante due scissioni proteolitiche specifiche 36 1

La proteina libera migra fino al nucleo e lega l’SRE del gene per la HMG-Co. A riduttasi, ma anche altri geni coinvolti nella biosintesi del colesterolo, e ne promuove la trascrizione • quando la concentrazione di colesterolo 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 regolata 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 fosforilazione determina la riduzione dell’attività dell’enzima come l’acetil-Co. A-carbosilasi 2 37

La rimozione del colesterolo dai tessuti è un processo mediato dalle HDL 38

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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’endotelio riduce la proliferazione delle cellule muscolari lisce 41

Fine 42

gruppo acetile gruppo malonile in seguito alla sua decarbossilazione, al malonil Co. A si lega l’acetil Co. A acetoacetil - ACP 43

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

Controllo del metabolismo del colesterolo Endocitosi mediata da recettore per le LDL nelle cellule di mammifero 45

Acil-Co. A: colesterolo acil trasferasi (ACAT) O R-C- Colesterolo esterificato trasportato dalle lipoproteine 46

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L’allungamento e l’insaturazione degli acidi grassi sono catalizzati da sistemi enzimatici accessori I sistemi del reticolo endoplasmatico hanno la funzione di introdurre doppi legami negli acil Co. A a catena lunga Nella conversione dello stearoil Co. A in oleiol Co. A, viene inserito un doppio legame cis 9 da un’ossidasi che impegna ossigeno molecolare 48