Өөх тосны хүчлийн синтез

Биохимийн хувьд өөх тосны хүчлийн нийлэгжилт нь өөх тосны хүчлийн синтаза гэж нэрлэгддэг ферментийн нөлөөгөөр ацетил-КоА ба NADPH-аас өөх тосны хүчлийг бий болгох явдал юм. Энэ үйл явц нь эсийн цитоплазмд явагддаг. Өөх тосны хүчил болж хувирсан ацетил-КоА-ийн ихэнх нь гликолитик замаар нүүрс уснаас үүсдэг. Гликолитик зам нь гурван тосны хүчлийг нэгтгэж (эфирийн холбоо ашиглан) эцсийн бүтээгдэхүүн болох триглицерид "триацилглицерол" гэж нэрлэдэг - өөхний "хүчил"-ээс ялгахын тулд глицеролыг өгдөг липоген үйл явц. Зөвхөн хоёр өөхний хүчил глицеринтэй нийлж, архины гурав дахь бүлэг нь фосфатидилхолин гэх мэт бүлэгтэй фосфоржсон үед фосфолипид үүсдэг. Фосфолипидууд нь эсийн мембраныг бүрдүүлдэг липидийн давхар давхаргын дийлэнх хэсгийг бүрдүүлдэг бөгөөд эсийн органеллуудыг (эсийн цөм, митохондри, эндоплазмын тор, Гольджи аппарат гэх мэт) хүрээлдэг. Цитозолын тосны хүчлийн нийлэгжилтээс гадна малонил-КоА синтетаза (ACSF3) -ийн тусламжтайгаар малонил-КоА нь малоны хүчлээс үүсдэг митохондрийн тосны хүчлийн нийлэгжилт (mtFASII) байдаг бөгөөд энэ нь эцсийн бүтээгдэхүүн октанойл-ACP (C8) болдог.

Шулуун хэлхээтэй ханасан тосны хүчил

Ханасан тосны хүчлүүдийн нийлэгжилт

β-исэлдэлтийн нэгэн адил шулуун гинжин өөхний хүчлийн нийлэгжилт нь доор үзүүлсэн зургаан давтагдах урвалаар дамжин 16 нүүрстөрөгчийн пальмитийн хүчил үүсэх хүртэл явагддаг.

Үзүүлсэн диаграммууд нь бичил биетэнд өөх тосны хүчлүүд хэрхэн нийлэгждэгийг харуулж, гэдэсний савханцар дахь ферментүүдийг жагсаав. Эдгээр урвалыг өөх тосны хүчлийн синтаза II (FASII) гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь ерөнхийдөө нэг цогцолборын үүрэг гүйцэтгэдэг олон фермент агуулдаг. FASII нь прокариот, ургамал, мөөгөнцөр, шимэгч хорхойтнууд, мөн митохондрид байдаг.

Урвалын дараалал

Өөх тосны хүчлийн солилцоо:

Өөх тосны хүчлийн нийлэгжилт (липогенез):

Ацетил-КоА карбоксилжилт:

• Фермент: ацетил-КоА карбоксилаза
• Урвал: Ацетил-КоА + ATP + HCO₃⁻ → Малонил-КоА + ADP + Pi

Өөх тосны хүчлийн гинжин хэлхээний суналт:

• Фермент: Өөх тосны хүчлийн синтазын цогцолбор
• Урвал: Малонил-КоА + Ацетил-КоА → Өөх тосны хүчлийн гинжин сунгалт

Өөх тосны хүчлийн исэлдэлт (бета исэлдэлт):

Өөх тосны хүчлийг идэвхжүүлэх:

• Фермент: Ацил-КоА синтетаза
• Урвал: Өөх тосны хүчил + ATP + CoA → Өөх тосны ацил-КоА + AMP + PPi

Бета-исэлдүүлэх:

• Фермент: Бета исэлдэлтийн ферментүүд
• Урвал: Өөх тосны ацил-КоА + FAD → Транс-2,3-энойл-КоА + FADH₂ (болон дараагийн урвалууд)

Ацетил-КоА үүсэх:

• Фермент: тиолаза
• Урвал: Транс-2,3-энойл-КоА + КоА → Ацетил-КоА + Тослог ацил-КоА

Үүрэг

Өөх тосны хүчлийн нийлэгжилт (FAS) нь бактериас хөхтөн амьтан хүртэлх организмд зайлшгүй шаардлагатай үйл явц юм. FAS нь триглицеридийг липид хадгалах нэгж болгон үйлдвэрлэхээс эхлээд эсийн мембраныг бий болгох фосфолипид үүсгэх болон бусад олон үүрэг гүйцэтгэдэг. Гэсэн хэдий ч эукариотууд нь цитоплазмд, митохондрид нэг нь өөх тосны хүчлийн синтезийн хоёр системийг агуулдаг нь бага зэрэг мэдэгдэж байгаа баримт юм. Хэдийгээр митохондрийн өөх тосны хүчлийн нийлэгжилтийг (mtFAS) хэдэн арван жилийн өмнө нээсэн боловч түүний илүү алдартай цитоплазмын үеэл FASN-тай харьцуулахад энэ замын ач холбогдлыг дутуу үнэлдэг. Саяхан mtFAS ферментийн мутаци агуулсан нейрогенератив өвчтэй өвчтөнүүдийг илрүүлсэн нь энэхүү хуучин замд гүйцэтгэж буй эсийн үүрэг(үүд)-ийг ойлгох шинэ сонирхлыг бий болгож байна. Цитоплазмын FAS-аас ялгаатай нь mtFAS нь эсийн триглицеридын нөөц эсвэл фосфолипидуудад ихээхэн хувь нэмэр оруулдаггүй боловч үүний оронд олон митохондрийн дегидрогеназын чухал липидийн кофактор болох липоидын хүчил үүсгэх үүрэгтэй. Сүүлийн үеийн судалгаагаар mtFAS нь липоидын хүчлийн үйлдвэрлэлд сонгодог үүрэг гүйцэтгэхээс гадна митохондрийн орчуулгаас митохондрийн исэлдэлтийн фосфоржилтыг дэмжих, зохицуулах хүртэл олон тооны митохондрийн үйл явцад нөлөөлж байгааг харуулж байна. Энд бид mtFAS зам болон түүний удирдаж буй үйл явцын талаарх бидний ойлголтын хувьслыг дагаж мөрддөг.

Үе шатууд

Өөх тосны хүчлийг дайчлах:

• Өөхний эд: Хадгалсан триацилглицеролууд нь өөх тосны эдэд липазагийн нөлөөгөөр өөх тосны хүчил, глицерол болж задардаг.
• Тээвэрлэлт: Өөх тосны хүчил нь альбуминтай холбогдон цусны урсгалаар дамждаг.

Өөх тосны хүчлийн шингээлт ба идэвхжүүлэлт:

• Шингээх: Өөх тосны хүчлүүд нь эс, ялангуяа булчин, элэгний эсүүдэд ордог.
• Идэвхжүүлэлт: Өөх тосны хүчлүүд нь цитоплазмд коэнзим А нэмснээр ацил-КоА болж идэвхждэг ба энэ процесс нь ATP шаарддаг.

Митохондрийн тээвэрлэлт:

• Carnitine Shuttle: Acyl-CoA нь карнитин шатлалаар дамжуулан митохондрид дамждаг бөгөөд энд бета- исэлдэлт явагддаг.

Бета исэлдэлт:

• Үйл явц: Өөх тосны хүчлүүд нь хоёр нүүрстөрөгчийн нэгжийг (ацетил-КоА) дараалан зайлуулж, NADH болон FADH2 үүсгэдэг.
• Үр дүн: Ацетил-КоА нь нимбэгийн хүчлийн циклд орж исэлдэлтийн фосфоржилтоор ATP үүсгэдэг.

Холбогдох өвчнүүд

Өөх тосны хүчлийн солилцооны эмгэг

Өөх тосны хүчлийн исэлдэлтийн эмгэг (Fatty acid oxidation disorders (FAODs)) нь бета-исэлдэлт эсвэл карнитины тээвэрлэлтийн зам тасалдсанаас үүдэлтэй генетикийн бүлэг юм. Эдгээр тасалдал нь өөх тосны хүчлийг задлах чадваргүй болоход хүргэдэг. FAOD-ийн бүх төрлүүд аутосомын рецессив шинж чанартай байдаг.

Бие махбодь өөх тосны хүчлийг задлах чадваргүй учраас эдгээр өөх тос нь элэг болон бусад дотоод эрхтнүүдэд хуримтлагддаг. Өвчин тус бүрийн эмнэлзүйн илрэлүүд харилцан адилгүй боловч ихэвчлэн гипогликеми, кардиомиопати, энцефалопати, таталт, миопати, элэгний үйл ажиллагааны алдагдал орно. Шинээр төрсөн хүүхдийг скрининг хийх нь эдгээр өвчнийг илрүүлэх боломжтой бөгөөд оношийг батлахын тулд ДНХ-ийн дарааллыг ихэвчлэн хийдэг. Удирдлага нь хоолны дэглэмийн өөрчлөлт эсвэл субстратын нэмэлт тэжээлийг агуулдаг.

• Таргалалт: -Илчлэг, ялангуяа өөх тосны хүчил хэлбэрээр хэт их хэрэглээ нь өөхний эдийг хуримтлуулж, улмаар таргалалтад хүргэдэг. Таргалалт нь зүрх судасны өвчин, 2-р хэлбэрийн чихрийн шижин, зарим хорт хавдар зэрэг эрүүл мэндийн олон асуудалтай холбоотой байдаг.
• Гиперлипидеми: -Гүйлгээнд байгаа өөхний хүчил, ялангуяа триглицерид ба холестерины хэмжээ ихсэх нь гиперлипидеми үүсэхэд нөлөөлдөг. Энэ нөхцөл байдал нь атеросклероз, зүрх судасны өвчний эрсдэлт хүчин зүйл болдог.
• Согтууруулах ундааны бус элэгний өөхний өвчин (NAFLD): -Өөх тосны хүчлийн солилцооны тэнцвэргүй байдлаас болж элгэнд өөх тос хуримтлагдах нь элэгний энгийн өөхлөлтөөс эхлээд архины бус стеатогепатит (NASH) зэрэг хүнд хэлбэрүүд хүртэл NAFLD-д хүргэдэг.

Хэн гэдэг хүн анх хэдэн онд нээсэн?

Энэхүү үйл явцын нээлт, ойлголт нь олон судлаачдын оруулсан хувь нэмэрээр цаг хугацааны явцад өөрчлөгдсөн.

Өөх тосны хүчлийн нийлэгжилтийн талаархи ойлголтын нэг гол хүн бол 1940-өөд онд өөх тосны хүчлийн биосинтезийн талаар анхдагч ажил хийсэн Жорж Очоа (George Ochoa) юм. Гэсэн хэдий ч биохимийн зам, ферментийг бүрэн тодруулахад дахиад хэдэн жил зарцуулав.

Өөх тосны хүчлийн нийлэгжилтийг эхлүүлэх үүрэгтэй фермент болох ацетил-КоА карбоксилазыг 1950-иад оны сүүлээр Фриц Липманн (Fritz Lipmann), Р.М.Линен (R. M. Lynen) нар нээсэн. Өөх тосны хүчлийн нийлэгжилтийн замд оролцдог дараагийн үе шатууд болон ферментүүд нь дараагийн хэдэн арван жилийн туршид янз бүрийн эрдэмтдийн хийсэн ажлын үр дүнд аажмаар нээгдсэн.