А. Образование ацетил-КоА и его транспорт в цитозоль

Строительным блоком для синтеза жирных кислот служит ацетил-КоА, который в основном образуется в митохондриях за счет окисления жирных кислот, а также при дихотомическом распаде углеводов.

Так как синтез жирных кислот происходит в цитозоле клеток, то ацетил-КоА должен быть транспор­тирован через внутреннюю мембрану митохон­дрий в цитозоль. Однако внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для ацетил-КоА, поэтому существует несколько специальных механизмов для перевода CH₃CO-SKoA в транспортабельную форму.

Митохондриальный ацетил-КоА взаимодействует с оксалоацетатом, в результате образуется цитрат, который свободно проникает в цитоплазму клетки, где расщепляется до ацетил-КоА и ЩУК.

В данном случае цитрат выступает в роли переносчика ацетильного радикала. Перенос цитрата в цитоплазму происходит только при увеличении количества цитрата в митохондриях, когда изоцитратдегидрогеназа и α-кетоглутаратдегидрогеназа ингибированы вы­сокими концентрациями НАДH и АТФ. Эта ситуация создаётся тогда, когда клетки печени получают достаточное количе­ство источников энергии.

Есть еще один путь переноса из митохондрий ацетил-КоА в цитоплазму клетки. Это – путь с участием карнитина (витамин В_т). Выше указывалось, что карнитин играет роль переносчика ацильных групп из цитоплазмы в митохондрии при β-окислении жирных кислот. По-видимому, он может играть роль и в обратном процессе, то есть в переносе ацильных групп из митохондрий в цитоплазму; однако этот путь в синтезе жирных кислот не является главным.

Б. Образование малонил-КоА из ацетил-КоА

Начальный этап биосинтеза высшей жирной кислоты, приводящий к синте­зу малонил-КоА ускоряется полифункциональным ферментом (мол. масса 225 кДа) ацетил-КоА-карбоксилазой, содержащей в качестве простетической группы биотин (витамин Н). Она включает в себя домен биотин-карбоксилазы, биотинкарбоксилпроводящий домен и домен транскарбоксилазы.

Эта необратимая реакция представляет собой решающий этап в синтезе жирных кислот, катализируется. Реакция идет в две стадии:

1. б иотин-фермент + CO₂+H₂O + АТФ карбоксибиотин-фермент + АДФ + H₃PO₄;

2. карбоксибиотин-фермент + ацетил-КоА → малонил-КоА + биотин-фермент.

Суммарная реакция:

C H₃CO ~ SKoA +CO₂+АТФ + H₂O HCOOC-CH₂CO ~SKoA+H₃PO₄ + АДФ

Первый домен обеспечивает ускорение реакции карбоксилирования биотина (рис.12), который через радикал лизина присоединен ко второму, биотин-карбоксилпроводящему домену. Обладая высокой степенью подвижности, карбоксилированный биотин переносит СО₂ в активный центр третьего домена - транскарбоксилазы, который снимает с не­го СО₂ и непосредственно передает его на ацетил-КоА, образуя малонил-КоА.

В мономерном состоянии ацетил-КоА-карбоксилаза неактивна и приобретает способность карбоксилировать CH₃CO~SKoA только после соединения мономе­ров в нитевидный олигомер с молекулярной массой в несколько сотен миллио­нов и длиной около 500 нм.

Фермент ацетил-КоА-карбоксилаза – регуляторный фермент; катализируемая этим ферментом реакция является лимитирующим этапом, определяющим скорость всего процесса биосинтеза жирных кислот в животных тканях. Главным положительным модулятором этого фермента служит цитрат, инициирующий переход фермента в высокоактивное соединение. Как только содержание цитрата в митохондриях увеличивается, что наблюдается при высокой скорости образования митохондриального ацетил-КоА и АТФ, цитрат выходит из митохондрий и выступает одновременно в роли предшественника цитозольного ацетил-КоА и аллостерического активатора ацетил-КоА-карбоксилазы.

Кроме того, активность ацетил-КоА-карбоксилазы регулируется ее фосфорилированием (снижение) и дефосфорилированием (повышение).

Присоединение новой карбоксильной группы к ацетил-КоА и необратимость реакции обеспечивается за счет энергии гидролиза АТФ.

Рис.12. Механизм биосинтез малонил-КоА