Десатураза жирных кислот
| Десатураза жирных кислот, тип 1 | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | Fatty_acid_desaturase-1 | ||
| Пфам | PF00487 | ||
| ИнтерПро | ИПР005804 | ||
| Суперсемейство OPM | 431 | ||
| белок OPM | 4 года | ||
| |||
| Десатураза жирных кислот, тип 2 | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | Fatty_acid_desaturase-2 | ||
| Пфам | PF03405 | ||
| ИнтерПро | ИПР005067 | ||
| |||
Десатуразы жирных кислот (также называемые несатуразами) представляют собой семейство ферментов, которые превращают насыщенные жирные кислоты в ненасыщенные жирные кислоты и полиненасыщенные жирные кислоты . Что касается обычных жирных кислот разновидности C18, десатуразы превращают стеариновую кислоту в олеиновую кислоту . Другие десатуразы превращают олеиновую кислоту в линолевую кислоту , которая является предшественником альфа-линоленовой кислоты , гамма-линоленовой кислоты и эйкозатриеновой кислоты . [1]
Выделяют две подгруппы десатураз:
- Дельта – указывает на то, что двойная связь образуется в фиксированном положении на карбоксильном конце цепи жирной кислоты . Например, Δ9-десатураза создает двойную связь между девятым и десятым атомом углерода с карбоксильного конца.
- Омега – указывает на то, что двойная связь создается в фиксированном положении на метиловом конце цепи жирной кислоты. Например, ω3-десатураза создает двойную связь между третьим и четвертым атомом углерода с метильного конца. Другими словами, он создает жирные кислоты омега-3 .
Например, десатурация Δ6 приводит к образованию двойной связи между атомами углерода 6 и 7 линолевой кислоты (LA C 18 H 32 O 2 ; 18:2-n6) и α-линоленовой кислоты (ALA: C 18 H 30 O 2 ; 18:3). -n3), создавая γ -линоленовую кислоту (GLA: C 18 H 30 O 2 ,18:3-n6) и стеаридоновую кислоту (SDA: C 18 H 28 O 2 ; 18:4-n3) соответственно. [2]
При биосинтезе незаменимых жирных кислот элонгаза этильную чередуется с различными десатуразами (например, Δ6-десатуразой), неоднократно встраивает группу , затем образует двойную связь.
Механизм и функции
[ редактировать ]Десатуразы имеют активные центры дижелеза, напоминающие метанмонооксигеназу . Эти ферменты являются O 2 -зависимыми, что соответствует их функции либо гидроксилирования, либо окислительного дегидрирования. [3]
Десатуразы производят ненасыщенные жирные кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты помогают поддерживать структуру и функцию мембран . Высоконенасыщенные жирные кислоты ( ВНЖК ) включены в фосфолипиды и участвуют в передаче сигналов в клетках . [4]
Ненасыщенные жирные кислоты и жиры, полученные из них, повышают текучесть мембран . [5]
Роль в метаболизме человека
[ редактировать ]Десатуразы жирных кислот появляются у всех организмов: например, у бактерий, грибов, растений, животных и человека. [6] У человека встречаются четыре десатуразы: Δ9-десатураза , Δ6-десатураза , Δ5-десатураза и Δ4-десатураза . [4]
Δ9-десатураза, также известная как стеароил-КоА-десатураза-1 , используется для синтеза олеиновой кислоты , мононенасыщенного, повсеместного компонента всех клеток человеческого организма и основной жирной кислоты в млекопитающих жировой ткани триглицеридах , а также используется для получения фосфолипидов и Синтез эфиров холестерина . [4] Δ9-десатураза производит олеиновую кислоту (C 18 H 34 O 2 ; 18:1-n9) путем десатурации стеариновой кислоты (SA: C 18 H 36 O 2 ; 18:0), насыщенной жирной кислоты, синтезируемой в организме из пальмитиновой кислоты. кислота (PA: C 16 H 32 O 2 ; 16:0) или проглатывается напрямую.
Десатуразы Δ6 и Δ5 необходимы для синтеза высоконенасыщенных жирных кислот, таких как эйкозопентаеновая и докозагексаеновая кислоты (синтезируются из α-линоленовой кислоты ); арахидоновая кислота и адрениновая кислота (синтезируются из линолевой кислоты ). Это многоэтапный процесс, требующий последовательного воздействия ферментов элонгазы и десатуразы. Гены, кодирующие выработку десатуразы Δ6 и Δ5, расположены на хромосоме 11 человека . [7]
Синтез у ДЦ-ПНЖК человека и многих других эукариот начинается с:
* Линолевая кислота (LA: C 18 H 32 O 2 ; 18:2-n6) → Δ6-десатурация → γ -линоленовая кислота (GLA: C 18 H 30 O 2 ; 18:3-n6) → Δ6-специфическая элонгаза ( введение двух атомов углерода) → дигомо-гамма-линоленовая кислота ДГЛА: C 20 H 34 O 2 ; 20:3-n6) → Δ5-десатураза → арахидоновая кислота (АА: C 20 H 32 O 2 ; 20:4-n6) → также эндоканнабиноиды.
* α-Линоленовая кислота (ALA: C 18 H 30 O 2 ; 18:3-n3) → Δ6-десатурация → стеаридоновая кислота (SDA: C 18 H 28 O 2 ; 18:4-n3) и/или → Δ6- специфическая элонгаза → эйкозатетраеновая кислота (ЭТА: C 20 H 32 O 2 ; 20:4-n3) → Δ5-десатураза → эйкозапентаеновая кислота (EPA: C 20 H 30 O 2 ; 20:5-n3).
С помощью Δ17-десатуразы гамма-линоленовая кислота (GLA: C 18 H 30 O 2 ; 18:3-n6) может быть дополнительно преобразована в стеаридоновую кислоту (SDA: C 18 H 28 O 2 ; 18:4-n3), дигомогамма-линоленовая кислота (DHGLA/DGLA: C 20 H 34 O 2 ; 20:3-n6) в эйкозатетраеновую кислоту (ЭТА: C 20 H 32 O 2 ; 20:4-n3; арахидоновая кислота омега-3) [8] и арахидоновую кислоту (АА: C 20 H 32 O 2 ; 20:4-n6) до эйкозапентаеновой кислоты (EPA: C 20 H 30 O 2 ; 20:5-n3) соответственно. [2]
- Жирные кислоты, содержащие не менее 20 атомов углерода (C 20 ) и три двойные связи (20:3), связываются с рецепторами CB1 . [9]
- Арахидоновая кислота (АК) также является катализатором образования двух основных эндоканнабиноидов : анандамида (АЭА) и 2-арахидоноилглицерина (2-АГ).
* Анандамид (АЭА: C 22 H 37 NO 2 ; 20:4,n-6) представляет собой N -ацилэтаноламин , образующийся в результате формальной конденсации карбоксильной . группы арахидоновой кислоты (АА: C 20 H 32 O 2 ; 20:4) -n6) с аминогруппой этаноламина H C 2 NO 7 ( ), предпочтительно связываются с CB1 . рецепторами [10]
* 2-Арахидоноилглицерин (2-AG: C 23 H 38 O 4 ; 20:4-n6) является эндогенным агонистом каннабиноидных рецепторов (CB1 и CB2) и физиологическим лигандом каннабиноидного рецептора CB2 . [11] Это сложный эфир, образованный из омега-6-арахидоновой кислоты (АА: C 20 H 32 O 2 ; 20:4-n6) и глицерина (C 3 H 8 O 3 ). [12]
Позвоночные животные не способны синтезировать полиненасыщенные жирные кислоты, поскольку у них нет необходимых десатураз жирных кислот для «превращения олеиновой кислоты (18:1 n -9) в линолевую кислоту (18:2 n -6) и α-линоленовую кислоту (18:1: 3 н -3)". [7] Линолевая кислота (ЛК) и α-линоленовая кислота (АЛК) необходимы для здоровья и развития человека, и поэтому их следует употреблять во время диеты, например, 15 мл масла семян конопли или/и 33 грамма белка семян конопли в день. [13] может обеспечить весь белок , незаменимые жирные кислоты и пищевые волокна, необходимые для выживания человека, в течение одного дня, [14] поскольку их отсутствие признано ответственным за развитие широкого спектра заболеваний, таких как нарушения обмена веществ , [15] сердечно-сосудистые заболевания , воспалительные процессы, вирусные инфекции , некоторые виды рака и аутоиммунные заболевания . [16]
Десатуразы жирных кислот человека включают: DEGS1 ; ДЕГС2 ; ФАДС1 ; ФАДС2 ; ФАДС3 ; ФАДС6 ; СКД4 ; SCD5
Классификация
[ редактировать ]Δ-десатуразы представлены двумя отдельными семействами, которые, по-видимому, не связаны эволюционно.
Семейство 1 включает стеароил-КоА-десатуразу-1 (SCD) ( EC 1.14.19.1 ). [17]
Семья 2 состоит из:
- Бактериальные десатуразы жирных кислот.
- Растительная стеароилацил -белка-переносчика десатураза ( EC 1.14.19.1 ), [18] фермент, который катализирует введение двойной связи в положении дельта-9 стераоил-АПБ с образованием олеоил-АПБ. Этот фермент отвечает за превращение насыщенных жирных кислот в ненасыщенные жирные кислоты при синтезе растительных масел.
- Цианобактерии DesA, [19] фермент, который может вводить вторую двойную цис-связь в положении дельта-12 жирной кислоты, связанной с мембранными глицеролипидами. Этот фермент участвует в устойчивости к холоду; температура фазового перехода липидов клеточных мембран зависит от степени ненасыщенности жирными кислотами липидов мембран.
Ацил-КоА дегидрогеназы
[ редактировать ]Ацил-КоА-дегидрогеназы представляют собой ферменты субстратов ацил-КоА , которые катализируют образование двойной связи между C2 (α) и C3 (β) тиоэфирных . [20] Флавинадениндинуклеотид (ФАД) является обязательным кофактором.
См. также
[ редактировать ]N- ацилэтаноламин (НАЭ)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Цзяо Дж, Чжан Ю (май 2013 г.). «Трансгенный биосинтез полиненасыщенных жирных кислот: устойчивый биохимический инженерный подход к производству незаменимых жирных кислот в растениях и животных». Химические обзоры . 113 (5): 3799–3814. дои : 10.1021/cr300007p . ПМИД 23421688 .
- ^ Jump up to: а б Абеди Э., Сахари М.А. (сентябрь 2014 г.). «Источники длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот и оценка их пищевых и функциональных свойств» . Пищевая наука и питание . 2 (5): 443–463. дои : 10.1002/fsn3.121 . ПМЦ 4237475 . ПМИД 25473503 .
- ^ Валлар Б.Дж., Липскомб Дж.Д. (ноябрь 1996 г.). «Активация дикислорода ферментами, содержащими биядерные кластеры негемового железа». Химические обзоры . 96 (7): 2625–2658. дои : 10.1021/cr9500489 . ПМИД 11848839 .
- ^ Jump up to: а б с Накамура М.Т., Нара Т.Ю. (2004). «Структура, функции и диетическая регуляция десатураз Δ6, Δ5 и Δ9». Ежегодный обзор питания . 24 : 345–376. дои : 10.1146/annurev.nutr.24.121803.063211 . ПМИД 15189125 .
- ^ Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2002). «Текучесть липидного бислоя зависит от его состава» . Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science. п. 588. ИСБН 978-0-8153-3218-3 .
- ^ Лос Д.А., Мурата Н. (октябрь 1998 г.). «Структура и экспрессия десатураз жирных кислот». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Липиды и липидный обмен . 1394 (1): 3–15. дои : 10.1016/S0005-2760(98)00091-5 . ПМИД 9767077 .
- ^ Jump up to: а б Гастингс Н., Агаба М., Точер Д.Р., Ливер М.Дж., Дик Дж.Р., Сарджент Дж.Р., Тил А.Дж. (декабрь 2001 г.). «Десатураза жирных кислот позвоночных с активностью Дельта-5 и Дельта-6» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (25): 14304–14309. Бибкод : 2001PNAS...9814304H . дои : 10.1073/pnas.251516598 . ПМК 64677 . ПМИД 11724940 .
- ^ «8,11,14,17-Эйкозатетраеновая кислота» . ПабХим . Национальная медицинская библиотека США . Проверено 27 ноября 2022 г.
- ^ Бергер А., Крозье Дж., Бизоньо Т., Кавальер П., Иннис С., Ди Марзо В. (май 2001 г.). «Анандамид и диета: включение в рацион арахидоната и докозагексаеноата приводит к повышению уровня в мозге соответствующих N-ацилэтаноламинов у поросят» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (11): 6402–6406. Бибкод : 2001PNAS...98.6402B . дои : 10.1073/pnas.101119098 . ПМК 33480 . ПМИД 11353819 .
- ^ «Анандамид» . ПабХим . Национальная медицинская библиотека США . Проверено 28 ноября 2022 г.
- ^ Сугиура Т., Кондо С., Кисимото С., Мияшита Т., Накане С., Кодака Т. и др. (январь 2000 г.). «Доказательства того, что 2-арахидоноилглицерин, а не N-пальмитоилэтаноламин или анандамид, является физиологическим лигандом каннабиноидного рецептора CB2. Сравнение агонистической активности различных лигандов каннабиноидных рецепторов в клетках HL-60» . Журнал биологической химии . 275 (1): 605–612. дои : 10.1074/jbc.275.1.605 . ПМИД 10617657 .
- ^ «2-Арахидоноилглицерин» . ПабХим . Национальная медицинская библиотека США . Проверено 28 ноября 2022 г.
- ^ Галассо И., Руссо Р., Мапелли С., Понцони Э., Брамбилла И.М., Баттелли Дж., Реджани Р. (20 мая 2016 г.). «Изменчивость свойств семян в коллекции генотипов Cannabis sativa L.» . Границы в науке о растениях . 7 :688.дои : 10.3389 / fpls.2016.00688 . ПМЦ 4873519 . ПМИД 27242881 .
- ^ «Протеин семян конопли» . Иннвиста . Проверено 28 ноября 2022 г.
- ^ Харитонюк Т., Живно Х., Берк К., Бздега В., Колаковский А., Чабовский А., Константинович-Новицка К. (март 2022 г.). «Эндоканнабиноидная система и физическая активность — надежный дуэт в новом терапевтическом подходе к лечению метаболических расстройств» . Международный журнал молекулярных наук . 23 (6): 3083. doi : 10.3390/ijms23063083 . ПМЦ 8948925 . ПМИД 35328503 .
- ^ Гиль-Герреро Х.Л., Ринкон-Сервера Ма, Венегас-Венегас Э (2010). «Гамма-линоленовая и стеаридоновая кислоты: очистка и улучшение масел C18-PUFA». Европейский журнал липидной науки и технологий . 112 (10): 1068–1081. дои : 10.1002/ejlt.200900294 . ISSN 1438-7697 .
- ^ Кестнер К.Х., Нтамби Дж.М., Келли-младший Т.Дж., Лейн, доктор медицины (сентябрь 1989 г.). «Индуцированная дифференцировкой экспрессия генов в преадипоцитах 3T3-L1. Второй дифференциально экспрессируемый ген, кодирующий стеароил-КоА-десатуразу» (PDF) . Журнал биологической химии . 264 (25): 14755–61. дои : 10.1016/S0021-9258(18)63763-9 . ПМИД 2570068 .
- ^ Шанклин Дж., Сомервилл С. (март 1991 г.). «Стеароил-ацил-белок-переносчик десатураза из высших растений структурно не связана с гомологами животных и грибов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 88 (6): 2510–4. Бибкод : 1991PNAS...88.2510S . дои : 10.1073/pnas.88.6.2510 . ПМК 51262 . ПМИД 2006187 .
- ^ Вада Х., Гомбос З., Мурата Н. (сентябрь 1990 г.). «Повышение устойчивости цианобактерий к охлаждению путем генетических манипуляций с десатурацией жирных кислот». Природа . 347 (6289): 200–3. Бибкод : 1990Natur.347..200W . дои : 10.1038/347200a0 . ПМИД 2118597 . S2CID 4326551 .
- ^ Торп С., Ким Джей-Джей (июнь 1995 г.). «Структура и механизм действия ацил-КоА-дегидрогеназ» . Журнал ФАСЭБ . 9 (9): 718–25. дои : 10.1096/fasebj.9.9.7601336 . ПМИД 7601336 . S2CID 42549744 .