2.3 Шляхи обміну фосфоліпідів

Білологічна роль. На відміну від ТАГ і жирних кислот фосфоліпіди не відіграють суттєвої енергетичної ролі. Вони, як компоненти клітинних мембран, впливають на структуру і функціонування останніх, регулюють активність мембранних і лізосомальних ензимів, приймають участь у проведенні нервових імпульсів, згортанні крові, імунологічних реакціях, процесах клітинної проліферації та регенерації тканин, у перенесенні електронів по дихальному ланцюгу, формуванні ліпопротеїнових комплексів.

Н₂С-ОН АТФ АДФ Н₂С-ОН НАД⁺ НАДН·Н⁺ Н₂С-ОН

‌‌ │ │ │Гліколіз

НС-ОН НС-ОН‌ С=О‌

‍ │ Гліцеролкіназа │ Гліцерол-3-Ф │

Н₂С-ОН Н₂С-О-Ф дегідрогеназа Н₂С-О-Ф

Гліцерол Гліцерол-3-фосфат Дигідроксиацетонфосфат

Ацил-КоА

Гліцерол-3-фосфат-ацилтрансфераза

НS-КоА

Н₂С-О-СО-R₁

│

НО-С-Н

│

Н₂С-О-Ф

1-Ацилгліцерол-3-фосфат (лізофосфатидат)

Н₂С-ОН Ацил-КоА

│

R₂-СО-О-С-Н 1-Ацилгліцерол-3-фосфат-ацилтрансфераза

│ НS-КоА

Н₂С-ОН

2-Моноацилгліцерол

Н₂С-О-СО-R₁

Моноацил- │

гліцерил- Ацил-КоА Н-С-О-СО-R₂

ацилтранс- │

фераза НS-КоА Н₂С-О-Ф

(кишкова) 1,2-Диацилгліцеролфосфат

(фосфатидна кислота)

Н₂О

Фосфатидат-фосфогідролаза

Н₂С-О-СО-R₁ Ацил-КоА КоА Н₂С-О-СО-R₁

│ │

R₂-СО-О-С-Н НС-О-СО-R₂

│ │

Н₂С-ОН Н₂С-О-СО-R₃

1,2-Диацилгліцерол Триацилгліцерол

(тригліцерид)

Рисунок 13 – Гліцерофосфатний, дигідроксиацетонфосфатний, β-моногліцеридний (моноацилгліцероловий) шляхи білсинтезу ТАГ

Біосинтез. Фосфоліпіди інтенсивно синтезуються у печінці, нервовій тканині, стінці кишечника, сім’яниках, яєчниках, молочній залозі та інших тканинах. Синтез відбувається головним чином у ендоплазматичному ретикулюмі клітини.

Біосинтез фосфоліпідів у печінці забезпечує оновлення і формування мембранних структур у самій печінці, а також у позапечінкових тканинах, куди вони транспортуються у складі ліпопротеїнів крові та постачає диацилгліцероли для синтезу жирів. Центральне місце у синтезі фосфоліпідів, як і у синтезі ТАГ, займають 1,2-діацилгліцероли та фосфатидна кислота (рис.14). Цитидинтрифосфат (ЦТФ) бере участь у синтезі практично всіх фосфоліпідів, як переносник азотистих основ.

Біосинтез фосфатидилетаноламіну:

1 Фосфорилювання:

АТФ АДФ

Н₃N-СН₂-СН₂-ОН Н₃N-СН₂-СН₂-О-Р-О₃Н₂

Етаноламін Етаноламінкініза Фосфоетаноламін

2 Активація фосфоетаноламіну:

ЦТФ ФФн

Фосфоетаноламін ЦДФ-етаноламін

Етаноламінфосфат-цитидилтрансфераза

3 Перенесення ЦДФ-етаноламіну на 1,2-дигліцерид (рис.14-(І):

ЦДФ-етаноламін + 1,2-дигліцерид→ Фосфатидилетаноламін + ЦМФ

Біосинтез фосфатидилхоліну (лецетину):

1 Фосфорилювання:

АТФ АДФ

ОН-СН₂-СН₂N–(СН₃)₃ Н₂О₃Р-О-СН₂-СН₂N⁺(СН₃)₃

Холін Холінкіназа Фосфохолін

2 Активація фосфохоліну:

ЦТФ ФФн

Фосфохолін ЦДФ-холін

Холінфосфат- цитидилтрансфераза

3 Перенесення ЦДФ-холіну на 1,2-дигліцерид (рис.14-(ІІ):

ЦДФ-холін + 1,2-дигліцерид→ Фосфатидилхлін + ЦМФ

4 Альтернативний шлях синтезу лецитину (рис.14 – (ІІІ). Фосфатидил-холін синтезується з фосфатидилетаноламіну шляхом послідовного перенесення на останній трьох метильних груп від трьох молекул S-аденозилметіоніну (донор метальних груп). Шлях обмежений доступністю метіоніну.

S-аденозилметіон (3СН₃) S-аденозилгомоцистеїн

Н₃N⁺-СН₂-СН₂-О N⁺(СН₃)₃-СН₂-СН₂-О

│ Метилтрансфераза │

Фосфатидил Фосфатидил

Фосфатидилетаноламін Фосфатидилхолін

Біосинтез фосфатидилсерину:

1 Обмін етаноламіну на серин (рис.14-(ІV):

Са²⁺

Фосфатидилетаноламін +L-серин Фосфатидилсерин + Етаноламін

• Етаноламін активується та повторно використовується для синтезу фосфоліпідів (рис.14-(V).

• Фосфатидилсерин шляхом декарбоксилування перетворю-ється на фосфатидилетаноламін (рис.14-(VІ).

• Ці дві реакції утворюють цикл, завдяки якому із фосфатидилсерину утворюється фосфатидилетаноламін а шляхом переметилювання – фосфатидилхолін.

2 Альтернативний шлях синтезу фосфатидилсерину (рис.14-(VІІ):

ЦТФ ФФ_н Серин ЦМФ

Фосфатидна кислота ЦДФ-дигліцерид Фосфатидилсерин

Біосинтез фосфатидилінозитолу (рис.14-(VІIІ):

ЦТФ ФФ_н Інозитол ЦМФ

Фосфатидна к-та ЦДФ-дигліцерид Фосфатидилінозитол

Н₂С-ОН АТФ АДФ Н₂С-ОН НАД⁺ НАДН·Н⁺ Н₂С-ОН

‌‌ │ │ │Гліколіз

НС-ОН НС-ОН‌ С=О‌

‍ │ Гліцеролкіназа │ Гліцерол-3-Ф │

Н₂С-ОН Н₂С-О-Р дегідрогеназа Н₂С-О-Р

Гліцерол Гліцерол-3-фосфат Дигідроксиацетонфосфат

Ацил-КоА

Гліцерол-3-фосфат-ацилтрансфераза

НS-КоА

Н₂С-О-СО-R₁

│

НО-С-Н

│

Н₂С-О-Р

1-Ацилгліцерол-3-фосфат (лізофосфатидат) Н₂С-О-СО-R₁

│

Н-С-О-СО-R₂

Н₂С-О-СО-R₁ Ацил-КоА │

│ Н₂С-О-Ф-інозит

R₂-СО-О-С-Н 1-Ацилгліцерол-3-фосфат-ацилтрансфераза Фосфатидилінозит

│НS-КоА ЦМФ

Н₂С-О-Ф-холін (VIIІ)

Фосфатидилхолін Інозитол

Н₂С-О-СО-R₁ Н₂С-О-СО-R₁

│ЦТФ ФФ_н │

S-Аде- ЦМФ Н-С-О-СО-R₂ Н-С-О-СО-R₂

нозил- │ │

метіо- ЦДФ-холін Н₂С-О-Ф Н₂С-О-Ф-О-Ф-ЦДФ

нін 1,2-Диацилгліцеролфосфат ЦДФ-дигліцерид

(ІІІ) (ІІ) (фосфатидна кислота)

(3СН₃) Н₂О

Фосфатидат-фосфогідролаза

Н₂С-О-СО-R₁ Н₂С-О-СО-R₁ Ацил-КоА КоА Н₂С-О-СО-R₁

│ЦМФ ЦДФ-етаноламін │ │

Н₂С-О-СО-R₂ R₂-СО-О-С-Н НС-О-СО-R₂

│(І) │ │

Н₂С-О-Ф-етаноламін (V) Н₂С-ОН Н₂С-О-СО-R₃

Фосфатидилетаноламін 1,2-Диацилгліцерол Триацилгліцерол

Серин (тригліцерид)

(ІV)

Етаноламін (VІІ)

(VІ) Н₂С-О-СО-R₁

│

СО₂ Н₂С-О-СО-R₂ Серин ЦМФ

│

Н₂С-О-Ф-серин

Фосфатидилсерин

Рисунок 14 – Загальна схема синтезу ТАГ і фосфоліпідів

- синтез ТАГ - синтез ФЛ

Різниця у синтезі холін- та етанолвмісних фосфоліпідів, з одного боку і інозитолвмісних фосфоліпідів з іншого боку, полягає в тому, що у першому випадку за участю ЦТФ синтезуються реакційно здатні азотисті основи - ЦДФ-холін і ЦДФ-етаноламін, а у другому випадку утворюється ЦДФ-дигліцерид – реакційно здатна форма дигліцериду.

Катаболізм. Фосфоліпіди активно розщеплюються у тканинах, але для кожної частини молекули час оновлення різний, що зумовлено наявністю ферментів, які частково гідролізують фосфоліпіди. Окремі фосфоліпази розщеплюють тільки чітко означені зв'язки у структурі фосфоліпідів (рис.15):

Фосфоліпаза А₁

СН₂–О–СО–R₁

|

R₂–СO–О–СН Фосфоліпаза D

О

| ||

СН₂ – О – Р – О – холін

│

ОН

Фосфоліпаза А₂

Фосфоліпаза С

Рисунок 15 – Гідроліз фосфоліпідів фосфоліпазами

Фосфоліпаза А₁ атакує ефірний зв'язок фосфоліпідів у положенні 1. Фосфоліпаза А₂ каталізує гідроліз ефірного зв'язку у положенні 2 гліцерофосфоліпідів, у результаті чого утворюється вільна жирна кислота та лізофосфоліпід, який реацилюється ацил-КоА за участю ацилтрансферази.

Фосфоліпаза С атакує ефірний зв'язок у положенні 3, у результаті чого формується 1,2-дигліцерид і фосфорильована основа.

Фосфоліпаза D каталізує відщеплення від фосфоліпіду азотистої основи.