lipogenesis adalah jalur metabolik utama dimana lemak asam yang rantai panjang disintesis dari karbohidrat dikonsumsi berlebihan dalam makanan. Asam lemak ini dapat dimasukkan ke dalam trigliserida melalui esterifikasinya menjadi molekul gliserol.
Dalam kondisi normal, lipogenesis terjadi di hati dan jaringan adiposa dan dianggap sebagai salah satu kontributor utama untuk pemeliharaan homeostasis trigliserida dalam serum darah.
Struktur sintase asam lemak manusia (FASN) (Sumber: Emw [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)
Trigliserida adalah cadangan energi utama tubuh dan energi yang terkandung di dalamnya diekstraksi berkat proses yang dikenal sebagai lipolisis yang bertentangan dengan lipogenesis, terdiri dari pemisahan dan pelepasan molekul gliserol dan asam lemak ke dalam aliran darah.
Gliserol yang dilepaskan berfungsi sebagai substrat untuk jalur glukoneogenik dan asam lemak dapat diangkut ke kompartemen lain yang dikomplekskan dengan albumin serum.
Asam lemak ini diambil oleh hampir semua jaringan kecuali otak dan eritrosit, kemudian diesterifikasi menjadi triasilgliserol lagi untuk dioksidasi sebagai bahan bakar atau disimpan sebagai cadangan energi.
Diet kaya lemak adalah penyebab utama obesitas, karena kelebihan kalori harus disimpan dan jaringan adiposa harus berkembang untuk mengakomodasi kelebihan lipid yang dicerna dan yang disintesis secara endogen.
Indeks artikel
Fitur dan fungsi
Dalam tubuh manusia, misalnya, asam lemak muncul baik dari proses biosintetik dari asetil-KoA atau sebagai produk dari proses hidrolitik lemak membran dan fosfolipid.
Banyak mamalia tidak dapat mensintesis beberapa asam lemak, yang menjadikannya komponen penting dari makanan mereka.
Fungsi utama lipogenesis berkaitan dengan penyimpanan energi dalam bentuk lemak (lipid) yang terjadi ketika mengkonsumsi karbohidrat dalam jumlah yang lebih besar dari kebutuhan tubuh, bahkan melebihi kapasitas penyimpanan glikogen di hati.
Lipid yang disintesis melalui rute ini disimpan dalam jaringan adiposa putih, tempat penyimpanan lipid utama dalam tubuh.
Lipogenesis terjadi di semua sel tubuh, namun jaringan adiposa dan hati adalah tempat utama sintesis. Jalur ini terjadi di sitoplasma sel, sedangkan oksidasi asam lemak terjadi di kompartemen mitokondria.
Lipogenesis dan sintesis trigliserida selanjutnya diikuti oleh sintesis dan sekresi partikel lipoprotein densitas sangat rendah yang dikenal sebagai partikel Very Low Density Lipoprotein (VLDL) , yang mampu memasuki aliran darah.
Partikel VLDL dan trigliserida dapat dihidrolisis di kapiler jaringan ekstrahepatik, terutama di otot dan jaringan adiposa untuk pelepasan atau penyimpanan energi.
Reaksi
Aliran atom karbon dari glukosa dalam karbohidrat ke asam lemak dimodulasi oleh lipogenesis dan mencakup serangkaian reaksi enzimatik yang terkoordinasi dengan sempurna.
1-Jalur glikolitik di sitosol sel bertanggung jawab untuk memproses glukosa yang masuk dari aliran darah untuk menghasilkan piruvat, yang diubah menjadi asetil-KoA, yang mampu memasuki siklus Krebs di mitokondria, tempat sitrat diproduksi.
2-Langkah pertama dari jalur lipogenik terdiri dari konversi sitrat yang meninggalkan mitokondria menjadi asetil-KoA oleh aksi enzim yang dikenal sebagai ATP-sitrat liase (ACLY).
3-Acetyl-CoA yang dihasilkan dikarboksilasi untuk membentuk malonyl-CoA, suatu reaksi yang dikatalisis oleh acetyl-CoA carboxylase (ACACA).
4-Reaksi ketiga adalah reaksi yang memberlakukan langkah pembatas dari seluruh rute, yaitu reaksi paling lambat, dan terdiri dari konversi malonil-KoA menjadi palmitat oleh enzim asam lemak sintase (FAS).
5-Reaksi hilir lainnya membantu mengubah palmitat menjadi asam lemak lain yang lebih kompleks, namun, palmitat adalah produk utama lipogenesis de novo .
Sintesis asam lemak
Sintesis asam lemak pada mamalia dimulai dengan kompleks sintase asam lemak (FAS), kompleks multifungsi dan multimerik dalam sitosol yang mensintesis palmitat (asam lemak jenuh 16-karbon). Untuk reaksi ini, digunakan, seperti yang telah disebutkan, malonil-KoA sebagai donor karbon dan NADPH sebagai kofaktor.
Subunit homodimer FAS mengkatalisis sintesis dan pemanjangan asam lemak dua atom karbon sekaligus. Subunit ini memiliki enam aktivitas enzim yang berbeda: asetil transferase, B-ketoasil sintase, malonil transferase, B-ketoasil reduktase, B-hidroksiasil dehidratase, dan enoil reduktase.
Anggota yang berbeda dari keluarga protein pemanjangan asam lemak rantai sangat panjang (Elovl) bertanggung jawab atas pemanjangan asam lemak yang dihasilkan oleh FAS. Hilir adalah enzim lain yang bertanggung jawab untuk pengenalan ikatan rangkap (desaturasi) dalam rantai asam lemak.
Peraturan
Banyak kondisi patofisiologis yang berkaitan dengan regulasi jalur lipogenik yang rusak, karena ketidakteraturan di dalamnya mengganggu homeostasis lipid tubuh.
Diet kaya karbohidrat mengaktifkan lipogenesis hati, tetapi telah ditunjukkan bahwa tidak hanya jumlah karbohidrat yang dicerna, tetapi juga jenis karbohidrat.
Data eksperimental menunjukkan, misalnya, bahwa gula sederhana seperti fruktosa memiliki efek yang jauh lebih kuat dalam mengaktifkan lipogenesis hati daripada karbohidrat lain yang lebih kompleks.
Metabolisme glukolitik glukosa merupakan sumber karbon yang bagus untuk sintesis asam lemak.
Glukosa juga menginduksi ekspresi enzim yang terlibat dalam jalur lipogenik melalui protein yang mengikat unsur respon karbohidrat.
Kadar glukosa darah juga merangsang ekspresi enzim ini dengan merangsang pelepasan insulin dan menghambat pelepasan glukagon di pankreas. Efek ini dikendalikan melalui protein pengikat unsur pengatur sterol 1 (SREBP-1) dalam sel hati dan adiposit.
Jalur regulasi lain banyak berhubungan dengan sistem endokrin dan hormon yang berbeda secara tidak langsung berhubungan dengan ekspresi banyak enzim lipogenik.
Referensi
- Ameer, F., Scandiuzzi, L., Hasnain, S., Kalbacher, H., & Zaidi, N. (2014). Lipogenesis de novo dalam kesehatan dan penyakit. Metabolisme , 0–7.
- Lodhi, IJ, Wei, X., & Semenkovich, CF (2011). Lipoexpediency: de novo lipogenesis sebagai pemancar sinyal metabolik. Tren Endokrinologi & Metabolisme , 22 (1), 1–8.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokimia (edisi ke-3). San Fransisco, California: Pearson.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger . Edisi Omega ( edisi ke-5).
- Samuel, VT (2011). Lipogenesis yang diinduksi fruktosa: dari gula menjadi lemak hingga resistensi insulin. Tren Endokrinologi & Metabolisme , 22 (2), 60–65.
- Scherer, T., Hare, JO, Diggs-andrews, K., Schweiger, M., Cheng, B., Lindtner, C.,… Buettner, C. (2011). Insulin Otak Mengontrol Lipolisis dan Lipogenesis Jaringan Adiposa. Metabolisme Sel , 13 (2), 183-194.
- Schutz, Y. (2004). Lemak makanan, lipogenesis dan keseimbangan energi. Fisiologi & Perilaku , 83 , 557–564.
- Strable, MS, & Ntambi, JM (2010). Kontrol genetik lipogenesis de novo: peran dalam obesitas yang diinduksi diet. Ulasan Kritis dalam Biokimia dan Biologi Molekuler , 45 (3), 199–214.
- Zaidi, N., Lupien, L., Kuemmerle, NB, Kinlaw, WB, Swinnen, J. V, & Smans, K. (2013). Lipogenesis dan lipolisis: Jalur yang dimanfaatkan oleh sel kanker untuk memperoleh asam lemak Asam lemak. Kemajuan dalam Penelitian Lipid , 52 (4), 585–589.
