Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 2 - Д. Мецлер 1980

Биосинтез; как образуются новые молекулы
Биосинтез мономеров
Построение углеводородных цепей с двухуглеродными единицами

При ß-окислении от цепи жирных кислот отщепляется по два углеродных атома одновременно. В биосинтезе же жирных кислот этот процесс протекает в обратном направлении, причем в качестве исходного материала используются двухуглеродные ацетильные единицы ацетил-СоА. Выше уже были рассмотрены вопросы о сопряжении этого процесса с расщеплением АТР при помощи последовательности карбоксилирование — декарбоксилирование, о роли ацилпереносящего белка (разд. Б,4), и об использовании NADPH в качестве восстановителя (разд. В).

Полная последовательность реакций биосинтеза жирных кислот показана на рис. 11-2, на которой она вопоставлена с последовательностью реакций при ß-окислении. Почему же ß-окисление требует наличия СоА-производных, тогда как биосинтез нуждается в более сложном соединении: белке — переносчике ацильной группы (АПБ)? Причина этого связана, вероятно, с процессами регуляции. АПБ представляет собой сложное соединение, способное поддерживать рост цепи жирной кислоты и обеспечивать ее переход от одного фермента к другому. Если у Е. coli различные ферменты, катализирующие реакции, показанные на рис. 11-2, обнаруживаются в цитозоле и ведут себя так, как если бы они были независимыми друг от друга белками, то у Mycobacterium, в дрожжах, у Euglena, в тканях голубей и крысы они образуют мультиферментные комплексы. Синтетаза жирных кислот из дрожжей имеет мол. вес 2,3 млн. и под электронным микроскопом напоминает комплекс дегидрогеназы кетокислот (гл. 8, разд. К).

Судя по всему, молекула АПБ находится в центре комплекса, и растущая цепь жирной кислоты, расположенная на конце фосфопантетеновой простетической группы, движется от одной субъединицы к другой [23]. «Затравка» (у Е. coli это обычно ацетил-СоА) переносит ее «ацильную группу» сначала к центральной молекуле АПБ (рис. 11-2, стадия а), а затем к расположенной «на периферии» тиольной (—SH) группе, вероятно боковой группе цистеина в одной из субъединиц белка (стадия б), после чего малонильная группа переносится (стадия г) от малонил-СоА к свободной тиольной группе АПБ. Конденсация (стадия д) происходит с участием освободившейся «периферийной» тиольной группы. Однако эта группа не может быть вновь использована до тех пор, пока образующаяся ß-кетоацильная группа не пройдет через всю последовательность восстановительных реакций (стадии ж—и). На заключительных стадиях растущая цепь переходит на периферическую —SH-группу (стадия к), и новая молонильная единица включается в центральный АПБ.

После того как длина цепи достигнет 12 атомов углерода, ацильная группа уже перестает поступать в цикл, а переносится на молекулу СоА (стадия л), и рост цепи, таким образом, заканчивается. Вероятность окончания роста цепи повышается по мере удлинения цепи. В дрожжах, например, образующиеся цепи жирных кислот содержат 14, 16 и 18 атомов углерода [24].

Роль затравки («куска-стартера») чаще всего выполняет ацетил-СоА, однако для белков кролика более подходящей затравкой является бутирил-СоА, который образуется из ацетил-СоА путем обращения ß-окисления; необходимые для этого ферменты имеются в достаточных количествах в цитозоле [25]. В синтезе разветвленных жирных кислот (разд. 10) и при образовании флавоноловых пигментов (дополнение 12-Б) в качестве затравки используются другие группы соединений.