YAĞ ASİDİ SENTEZİ ve EİKOSANOİDLER

Öğrenim Hedefleri Asetil CoA Karboksilaz Yağ asidi Sentaz Gerekli Kofaktörler Yağ Asidi Sentezi ve NADPH kaynakları Yağ Asidi Sentezinin Kontrolü Esansiyel Yağ Asitleri Desaturaz ve Uzatıcı Enzimler Siklooksijenaz ve Lipooksijenaz Yolakları

Tıbbi Önemi Diyabetes Mellitus Obesite Prostaglandinler Lökotrienler İnflamasyon, ağrı, pıhtılaşma ve üreme NSAI ilaçlar (aspirin, ibuprofen) Lökotrienler Alerji, inflamasyon, kemotaksi

LİPOGENEZ SİTOZOLDE GERÇEKLEŞİR KC, böbrekler, beyin, akciğer, meme dokusu gibi bir çok dokuda gerçekleşir. Substratı: Asetil CoA Ürün: Palmitat Kofaktör olarak: NADPH ATP Mn2+ Biotin HCO3

Yağ Asidi Biyosentezi Sentez Beta Oksidasyon Sitozol NADPH gereksinimi Asil yaşıyıcı protein CO2 aktivasyonu Keto  saturated Mitokondri NADH, FADH2 CoA CO2 Yok Saturated  keto

1.aşama: Mitokondriyal AKoA’nın sitoplazmaya çıkışı: Pirüvat OAA AKoA Malik enzim NADPH Sitrat Sentaz NADP+ Yağ sentezi Malat sitrat Sitrat Malat dehidrogenaz Sitrat Liyaz OAA AKoA KoA ADP ATP

Malonil CoA Üretimi Enzim: Asetil CoA Karboksilaz Yağ asidi sentezinin başlangıç ve kontrol noktasıdır CO2 karboksilasyon için gerekli Enzimin yapısında prostetik grup olarak BİOTİN bulunur Enerji kaynağı: ATP

Reaksiyon İki Aşamada Gerçekleşir ATP varlığında biotin’in karboksilasyonu Karboksil grubun asetil CoA’ya aktarılarak Malonil CoA’nın oluşturulması

Prostetik gruba(biyotin) 1 ATP harcanarak CO2 bağlanır, karboksi biyotin kompleksi oluşur, daha sonra CO2 malonilCoA oluşturmak üzere asetilCoA’ya aktarılır.

Yağ Asidi Sentaz Kompleksi Her biri 6 enzim aktivitesi içeren Birbirinin aynı 2 polipeptid zincirinden oluşan bir homodimer yapısındadır. Ketoasil Sentaz Malonil/Asetil Transasilaz Hidrataz Enoil Redüktaz Ketoasil Redüktaz Asil Taşıyıcı Protein (ACP) Tioesteraz

Acyl Carrier Protein bu enzim kompleksi içinde CoA’nın rolünü üstlenir. Phosphopantetheine HS-CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C-C-CH2-O-P-O-CH2-Ser- O H HO CH3 ACP Cysteamine Asil Taşıyıcı Protein 10 kDa HS-CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C-C-CH2-O-P-O-P-O-CH2 O H HO CH3 Adenine O-P-O OH Koenzim A

1. Basamak ACP yapısnda SH grubu içeren pantotenik asit vardır. Asetil CoA önce ACP’nin -SH grubuna bağlanır CoA serbestleşir Sonra diğer polipeptid zincirinde bulunan Ketoasil Sentaz (KS) üzerinde sistein rezidüne ait –SH grubuna aktarılır.

2. Basamak Boşalan ACP-SH bölgesine ise Malonil CoA bağlanır. CoA serbestleşir Böylece farklı polipeptid zincirlerinde olmalarına karşın bir birine çok yakın pozisyonda duran ACP-Malonil ve KS-Asetil oluşur.

3. Basamak KS-Asetil grubu, ACP-Malonil üzerine atak yaparak Malonil’in üzerine bağlanır 1 mol CO2 açığa çıkar Reaksiyonu 3-Ketoasil Sentaz katalizler

KS-Asetil grubu, ACP-Malonil üzerine atak yapar. Malonyl-CoA + ACP -OOC-CH2C~S- O ACP + HS-CoA CH3C~SCoA O Asil Taşıyıcı Protein CO2 HS-CoA CH3C- O CH2C~S- ACP KS-Asetil grubu, ACP-Malonil üzerine atak yapar. 1 mol CO2 açığa çıkar. MalonilCoA Karbonları yeni COOH ucu oluşturur.

4 ve 5. Basamaklar 4. Basamak: İndirgenme --NADPH + H+ molekülün indirgenmesini sağlar; enzim olarak 3-ketoasil redüktaz görev alır 5. Basamak: Dehidrasyon -- Hidrataz enzimi ile 1 mol su açığa çıkar

6. Basamak İkinci indirgenme gerçekleşir 4. basamakta olduğu gibi yine NADPH + H+ kullanılır Görev alan enzim enoil redüktaz’dır Böylece 4 karbonlu bileşik oluşur (butiril CoA) Bu yapı tekrar ketoasil sentaz üzerine taşınarak ACP bölgesi boşaltılır. ACP üzerine yeni bir malonil CoA bağlanır 7 döngü sonunda palmitoik asit sentezlenmiş olur.

Uzama -Karbon NADPH -H2O NADPH CH3C- O CH2C~S- ACP Reduction CH3C- -Ketoacyl-ACP reductase CH3C- CH2C~S- O ACP HO H D isomer Dehydration -H2O  -Hydroxyacyl-ACP dehydrase CH3C- = C- C~S- O ACP H NADPH Reduction Enoyl-ACP reductase CH3CH2CH2C~S- O ACP

SONLANMA Ketoasil ACP Sentaz -KS Transfer to Malonyl-CoA Transfer to KS -S-ACP Malonyl-CoA Bağlamaya uygun -CH2CH2CH2C~S- O ACP CO2 Çıkışı CO2 16C’a ulaşınca kompleksin altıncı enzimi olan tioesteraz ile serbestleşir.

Yağ asidi sentaz anzim kompleksi Malonil KoA oluştuktan sonra yağ asidi sentezi bir çoklu enzim kompleksi olan “Yağ asidi sentaz enzimi” ile gerçekleşir. Yağ asidi sentaz anzim kompleksi Asil taşıyıcı protein (ACP) Tioester bağlarına açil grubu taşır Asetil KoA-ACP transasetilaz (AT) Açil gruplarını CoA’dan KS’nin sistein kalıntılarına taşır. -ketoasil sentaz (KS) Açil ve Malonil gruplarını birleştirir. Malonil KoA-ACP-transferaz (MT) Malonil gruplarını KoA’dan ACP’ye transfer eder. -ketoasil redüktaz (KR) -keto gruplarını, -OH gruplarına indirger (alkol dönüşümü) -hidroksiasil dehidrataz (HD) -hidroksiaçil-ACP’den su çıkartarak çift bağ oluşturur. Enoil redüktaz (ER) Satüre açil-ACP oluşturmak için çift bağı indirger

7 acetyl CoA + 7CO2 + 7ATP 7 malonyl CoA + 7ADP + 7Pi Acetyl CoA + 7 malonyl CoA + 14NADPH  palmitate + 14 NADP+ + 8CoASH + 7CO2

Palmitik asit Asetil CoA’dan sentezlenir Malonil-CoA’nın asetil CoA karboksilaz tarafından katalizlenen irreversibl bir reaksiyonda biotin varlığında bikarbonattan sağlanan CO2 ile asetil CoA’nın karboksilasyonu sonucu oluştuğu kondensasyon basamağında bikarbonattan sağlanan CO2’in elimine edildiğini düşünürsek, “palmitat, asetil CoA’dan sentezlenir.” diyebiliriz.

Yağ Asidi Sentezi için gerekli Asetil CoA nasıl temin edilir? Yağ asidi sentezi için gerekli asetil CoA, glukoz, bazı amino asitler ve yağ asitleri oks. mitokondride oluşmaktadır. Oysa yağ asidi sentezi ile ilgili enzimler sitozolde bulunur. Mitokondride oluşan asetil CoA’nın yağ asidi sentezine katılabilmesi için sitozole geçmesi gerekir. Asetil CoA, mitokondriden sitozole doğrudan geçemez; mekik mekanizmasıyla geçer.

NADPH Kaynağı neresidir? Pentoz Fosfat Yolu Malik Enzim

Sentez Sonrası Modifikasyonlar Uzama ve desaturasyon

Uzama Mikrozomlarda yağ asidi zincirlerinin uzaması için, malonil CoA asetil vericisi olarak NADPH indirgeyici olarak kullanılır de novo sentezdeki gibi sırasıyla sentaz, redüktaz, dehidrataz, ve redüktaz enzimleri rol alır.

Desaturasyon Memelilerde desaturasyon Δ9 pozisyonuna gerçekleşebilir. Palmitatın desatürasyonu ile palmitoleat 16:1(9) oluşur; stearatın desatürasyonu ile oleat 18:1(9) oluşur. Vücutta delta 9 öncesi desaturasyon yapılabilir. 9 , 6, 5, and 4 fatty acyl-CoA desaturaz Endoplazmik Retikulum da bulunan Δ9 Desaturaz enzimi reaksiyonu katalizler. Reaksiyon için O2 ve NADH (NADPH) gereklidir.

Desaturasyon

Esansiyel Yağ Asitleri Memelilerde linoleat 18:2(9,12) ve -linolenat 18:3(9,12,15) sentez edilemezler. Linoleat ve -linolenat, diğer ürünlerin sentezi için gerekli prekürsörler olduklarından, memeliler için esansiyel yağ asitleridirler; diyetteki bitkisel gıdalarla alınmaları gerekir.

Araşidonik Asit Diyetle alınan linoleat, özellikle -linolenat 18:3(6,9,12), eikozatrienoat 20:3(8,11,14) ve eikozatetraenoat (araşidonat) 20:4(5,8,11,14) gibi diğer poliansatüre yağ asitlerine dönüştürülebilir. Araşidonat da eikozanoidler diye bilinen düzenleyici lipidler için esansiyel prekürsördür.

Siklooksijenaz (COX) Prostaglandinlerin sentez yoludur COX; hem siklooksijenaz hem de peroksidaz aktivitesi gösterir. İki izoenzimi vardır: COX-1 ve COX-2 Aspirin her ikisini de inhibe eder. Bu yoldan Prostasiklin (PGI2; damar duvarlarında üretilir ve aggregasyonu inhibe eder) Trombaksan (plateletlerde üretilir, açığa çıktıklarında potent vazokonstrüktör ve aggregandırlar) Prostaglandinler üretilir.

Lipooksijenaz Bu yolla da Lökotrienler ve Lipoksinler üretilir.

Yağ asitleri biyosentezinin düzenlenmesi 1 Yağ asidi sentezi, asetil CoA karboksilaz ve yağ asidi sentazın aktivitelerinin kontrolüyle düzenlenir. Asetil CoA karboksilaz, sitrat tarafından uyarılır; palmitoil CoA tarafından inhibe edilir. Glukagon ve epinefrin de Asetil CoA karboksilaz’ı inhibe eder.

Yağ asitleri biyosentezinin düzenlenmesi 2 Sitrat liyaz ve pirüvat dehidrojenaz kompleksi de yağ asidi sentezinde düzenleyici enzimlerdir; insülin tarafından uyarılırlar. İnsülin/glukagon oranı yüksekliğinde yağ asidi sentezi artar.

Yağ asitleri biyosentezinin düzenlenmesi 3 Palmitoil-CoA, sitrat sentazı inhibe ederek sitrat konsantrasyonunu kontrol eder; mitokondrinin trikarboksilat taşıyıcısını inhibe ederek sitratın sitozole çıkışını kontrol eder; glukoz-6-fosfat dehidrojenazı inhibe ederek yağ asidi sentezi için gerekli NADPH oluşumunu sınırlar. Karbohidrattan zengin diyet ve yağsız diyet yağ asidi sentezini artırır; açlık ve yağdan zengin diyet ise yağ asidi sentezini azaltır.

Enzim Düzenleyici ajan Etki Asetil KoA karboksilaz YA sentaz Kısa süreli düzenlenme (hızlı devreye giren dü-zenleyici mekanizmalar) Sitrat Allosterik aktivasyon 16-18 C’lu yağ asidleri (palmitat...) Allosterik inhibisyon İnsülin (defosforilasyon) Stimülasyon Glukagon (cAMP aracılı fosforlasyon) İnhibisyon Uzun süreli düzenlenme (geç devreye giren dü-zenleyici mekanizmalar) Yüksek karbonhidratlı diyet Enzim sentezini uyarır Yağsız diyet Yüksek yağ içeren diyet Enzim sentezi inhibe edilir Açlık Glukagon