БИОХИМИЯ - Л. Страйер - 1984

ТОМ 2

ЧАСТЬ II ГЕНЕРИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

ГЛАВА 17. ОБМЕН ЖИРНЫХ КИСЛОТ

17.20. Жирные кислоты синтезируются у эукариот мультиферментным комплексом

Синтетазы жирных кислот у эукариот в отличие от таковых у бактерий представляют собою совершенно определенный мультиферментный комплекс. Комплекс, выделенный из дрожжей, обладает массой в 2300 кДа и на электронной микрофотографии имеет вид эллипсоида длиной 250 А и поперечным диаметром 210 А (рис. 17.13). Он состоит только из двух видов полипеп- тидпых цепей, каждая из которых кодируется одним Геном. Субъединица А (185 кДа) содержит ацилпереносящий белок, конденсирующий фермент и ß-оксоацил — редуктазу, тогда как субъединица В (175 кДа) содержит ацетил-трансацилазу, малонил-трансацилазу, ß-гидроксиацил — дегидратазу и еноилредуктазу. Синтетаза жирных кислот у млекопитающих (400 кДа) также образована двумя видами субъединиц, подобных таковым у дрожжей. На самом деле, многие мультиферментпые комплексы эукариот состоят из полифункциональных белков, в которых различные Ферменты ковалентно связаны в единую полипептидную цепь. Преимущество такой организации -возможность координирования синтеза различных ферментов. Кроме того, мульти ферментный комплекс, состоящий из ковалентно соединенных ферментов, является более стабильным, чем комплекс, образованный нековалентными связями.

Class="center">Рис. 17.13. Электронная микрофотография комплекса синтетазы жирных кислот из дрожжей

Линен (Lynen) предположил, что удлиняющаяся цепь жирной кислоты переносится от АПБ к конденсирующему ферменту и обратно в каждом цикле элонгации. Первая транс локация освобождает место для транспортируемого малой ильного компонента, вторая-происходит на стадии конденсации. Интересно отметить, что аналогичные транслокации имеют место при синтезе белков.

Гибкость и максимальная длина в 20 А фосфопантетеинильного компонента представляются критическими для Функции мультиферментного комплекса, поскольку они обеспечивают тесный контакт удлиняющейся цени жирной кислоты с активным центром каждого фермента в комплексе. Для взаимодействия субъединиц фермента с субстратом не требуется их большой структурной перестройки, поскольку сам субстрат на длинном гибком плече может достигнуть каждого активного центра. Напомним, что биотин и липоамид в составе соответствующих мультиферментных комплексов также снабжены длинными гибкими плечами. Организованная структура синтетаз жирных кислот у дрожжей и высших организмов повышает общую эффективность процесса благодаря прямому переносу промежуточных продуктов от одного активного центра к следующему. Реагирующие соединения не разбавляются в цитозоле. Кроме того, им не нужно «находить» друг друга путем случайной диффузии. Еще одним преимуществом такого мультиферментного комплекса является то обстоятельство, что ковалентно связанные промежуточные продукты изолированы и защищены от конкурирующих реакций.

Лиазы-ферменты, катализирующие расщепление связей С—С, С—О или С—N путем элиминирования. В этих реакциях образуется двойная связь.

17.21. Цитрат переносит ацетильные группы для синтеза жирных кислот из митохондрий в цитозоль

Синтез пальмитата требует наличия 8 молекул ацетил-СоА, 14 NADPH и 7 АТР. Жирные кислоты синтезируются в цитозоле, тогда как ацетил-СоА образуется из пирувата в митохондриях. Следовательно, для синтеза жирных кислот необходимо, чтобы ацетил-СоА был перенесен из митохондрий в Цитозоль. Однако Cell/35.html">Митохондрии непроницаемы для ацетил-СоА. Напомним, что карнитин переносит только длинноцепочечные жирные кислоты. Обход этого барьера для ацетил-СоА осуществляется при помощи цитрата, переносящего ацетильные группы через внутреннюю митохондриальную мембрану. Цитрат образуется в митохондриальном матриксе путем конденсации ацетил-СоА и оксалоацетата. Затем он диффундирует в цитозоль, где расщепляется цитрат-лиазой:

Цитрат + АТР + СоА → Ацетил-СоА + ADP + Рi + Оксалоацетат.

Таким образом, ацетил-СоА и оксалоацетат переносятся из митохондрий в цитозоль с использованием одной молекулы АТР.

17.22. Источники NADPH для синтеза жирных кислот

Оксалоацетат, образованный В результате переноса ацетильной группы в цитозоль, должен быть затем возвращен в митохондрии. Внутренняя митохондриальная мембрана непроницаема для оксалоацетата. Следовательно, необходимы реакции, идущие в обход этого препятствия. Очень важно, что в ходе этих реакций генерируется значительная часть NADPH, необходимого для синтеза жирных кислот. Первая реакция состоит в восстановлении оксалоацетата до малата с участием NADH. Она происходит в цитозоле и катализируется малат-дегидрогеназой.

Оксалоацетат + NADH + Н⁺⇄ Малат + NAD⁺.

Вторая реакция - окислительное декарбок- силирование малата NADP⁺ -зависимой малат-дегидрогеназой (декарбоксилирующей), называемой также «яблочным» ферментом. С этой реакцией мы встречаемся впервые.

Малат + NADP⁺ → Пируват + СO₂ + NADPH.

Образовавшийся пируват легко диффундирует в митохондрии, где он карбоксилируегся в оксалоацетат под действием пируват- карбоксилазы.

Пируват + СO₂ + АТР + Н₂O → Оксалоацетат + ADP⁺ + Рi + 2Н⁺.

Суммируя эти три реакции, получаем

NADP⁺ + NADH + АТР + Н₂O → NADPH + NAD⁺ + ADP + Pi + H⁺.

Таким образом, на каждую молекулу ацетил-СоА, которая переходит из митохондрий в цитозоль, образуется одна молекула NADPH. Следовательно, при переходе восьми молекул ацетил-СоА в цитозоль в процессе синтеза пальмитата образуются восемь NADPH. Еще шесть NADPH, требующиеся для этого процесса, генерируются в пентозофосфатном пути.

Рис. 17.14. Ацетил-СоА переносится из митохондрий в цитозоль при сопутствующем превращении NADH в NАDРН в ходе указанной серии реакций