Wykład 2

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

Rola:

-produkcja NADPH

produkcja rybulozo-5-fosforanu

ATP→ADP NADP⁺→NADPH

Glukoza → glukozo-6-fosforan → 6fosfoglukozalakton

↓glukonolaktonaza

6-fosfoglukonian

CO₂ ← ↓6-fosforoglukonian (NADP⁺→ NADPH)

rybulozo-5-fosforan

↓ ↑ ↓

epimeraza izomeraza

Kinaza aktywowana przez adenozynomonofosforan (AMP) →

odpowiada na poziom energii w komórce →

wpływa na aktywność kluczowych enzymów szlaków metabolicznych →

adaptuje metabolizm do możliwości energetycznych organizmu

AMPK - enzym aktywowany w niedożywieniu komórki, hamowany przez zapasy energii i substratów energetycznych

↓

* Negatywnym regulatorem allosterycznym AMPK jest fosfokreatyna

* AMPK ma domenę wiążącą glikogen - wysoki poziom glikogenu w mięśniach obniża aktywność AMPK

Kinaza aktywowana przez AMP (AMPK):

* mięsień sercowy (↑ utlenianie KT, wychwyt glukozy, glikoliza);

* mięsnie szkieletowe (↑ utlenianie KT, wychwyt glukozy);

* tkanka tłuszczowa (↓ synteza KT, lipoliza);

* hepatocyty (↓ synteza KT, synteza cholesterolu);

* komórki β trzustki (↓ wydzielanie insuliny).

AMPK

Stymylacja:

- 6-fosfofrukto-2-kinaza;

- transportery glukozy GLUT 1 i GLUT 4;

- acylotransferaza karnitynowa.

Hamowanie:

- syntaza KT

- karboksylaza malonylo-CoA

- syntaza glikogenu

- lipaza hormonozależna

- mTOR

- eEF2

- reduktaza hydroksymetyloglutarylo-CoA

AMPK- działa jak „key metabolic master switch” fosforyzując białka zaangażowane w odpowiedź metabolizmu na zmiany w ładunku energetycznym komórki.

Rola AMPK w centralnej - podwzgórzowej regulacji bilansu enegrii

podwzgórze

(żołądek) grelina → AMPK → NPY (↑ spożycia pokarmu, ↓ wydatku energetycznego)

leptyna ¬ AMPK ¬ NPY (↓ spożycia pokarmu, ↑ wydatku energetycznego)

* Wydzielana w stanie głodu przez śluzówkę żołądka grelina stymuluje aktywność AMPK w podwzgórzu, a AMPK pobudza wydzielenie neuropeptydu Y (NPY), który pobudza pobieranie pokarmu i zmniejsza wydatek energetyczny.

* Wydzielana przez tkankę tłuszczową leptyna hamuje aktywność AMPK w podwzgórzu, wydzielanie NPY i pobieranie pokarmu, a zwiększa wydatek energetyczny.

METABOLIZM KT

Karnityna i acetylotransferaza karnitynowa

KT ß-oksydacja

mitochondrium

lipogeneza

malonyloCoA

acetyloCoA

karboksylaza CoA

mitochondrium

acetyloCoA+CO₂

cytozol

Regulacja karboksylazy acetyloCoA

ufosforylowany protomer karboksylazy acetylo CoA - nieaktywny

Cytrynian

Defosforylacja m.in.

przez fosfatazę białkową

aktywowaną przez insulinę

nieufosforylowany polimer karboksylazy acetylo CoA - aktywny

Pierwsza reakcja w syntezie KT:

acetyloCoA+CO₂

karboksylaza acetyliCoA

malonyloCoA

* Karboksylaza acetyloCoA jest kluczowym enzymem w syntezie KT.

* ACC jest aktywowana przez cytrynian i hamowana przez palmityloCoA i inne długołańcuchowe acyloCoA oraz przez fosforylację (AMPK, kinaza białkowa A).

* Acylotransferaza karnitynowa jest hamowana przez malonyloCoA.

Regulacja lipolizy:

* Lipaza hormonozależna jest aktywowana w stanie ufosforylowanym.

* Adrenaliza stymuluje kinazę lipazy.

* Insulina hamuje lipolizę przez uaktywnienie fosfatazy lipazy hormonozależnej.

Synteza cholesterolu:

+ NADPH

acetyl-CoA + acetoacetyl-CoA → HMG-CoA →→ mewalonian →

pirofosforan izopentenylu → pirofosforan gernylu → pirofosforan farnezylu →

skwalen → lanostanol → cholesterol

Synteza cholesterolu:

* Kluczowym enzymem w syntezie cholesterolu jest reduktaza hydroksymetylo-glutaryloCoA.

* HMGR jest aktywna w stanie nieufosforylowanym.

* Fosforylację HMGR katalizuje AMPK.

* Glukagon i adrenalina hamują syntezę cholesterolu przez obniżanie aktywności HMGR na drodze wzmagabia aktywności inhibitora fosfataz białek ufosforylowanych - PPI-1.

WPŁYW MAKROSKŁADNIKÓW POKARMOWYCH NA PROCES SYNTEZY BIAŁKA:

* KT wpływają na ekspresję genów za pośrednictwem receptorów aktywowanych przez proliferatory peroksysomalne - Peroxisome Proliferator Activated Receptors - PPAR.

* Ligandami PPAR oprócz KT są ich pochodne - eikozanoidy.

Syntetyczne ligandy PPARs:

* PPARα (Fibraty hipolipidemizujące)

* PPAR γ (Flazo... zwiększające wrażliwość na insulinę).

* Istnieją trzy typy Receptorów aktywowanych przez proliferatory peroksysomalne - α,β,γ.

* Wszystkie tworzą heterodimery z RXR (receptory kw. retinowego).

* PPAR łączą się z PPRE - odcinkami DNA w promotorach regulowanych genów.

PPARs

a)PPARα (wątroba) - ↑ AcTK, enzymy β-oksydacji = ↑utleniania KT

b)PPAR γ (tk. tłuszcz, mięśnie) - ↑FATP, FABP = gromadzenie KT w komórce: adipogeneza; ↑ biogeneza mitochondriów

z a) i b) wynika

↓ stęż. TG i KT w osoczu

Inne czynniki transkrypcyjne, za pośrednictwem których KT wpływają na metabolizm to:

* SREBP - białko wiążące element regulowany przez sterole;

* LXR - wątrobowy receptor X aktywowany przez sterole.

SREB 1 - Sterol regulatory element binding protein - czynnik transkrypcyjny o kluczowym znaczeniu w ekspresji genów lipogenicznych.

Trzy izoformy - Sterol Regulatory Element Binding Protein - SREBP: 1a, 1c i 2.

SREBP 1a - aktywator wszystkich genów odpowiadających na SREBP - ponad 30 genów związanych z wychwytem przez komórki i syntezą cholesterolu, kwasów tłuszczowych, triglicerydów, fosfolipidów i NADPH - kofaktora w syntezie związków lipidowych.

SREBP 1c indukuje transkrypcję genów syntezy KT, nie wpływa na transkrypcję genów syntezy cholesterolu. Geny docelowe: liaza cytrynianowa, karboksylaza acetyloCoA, syntaza kwasów tłuszczowych, desaturaza stearoiloCoA, acylotransferaza 3-fosfotanu glicerolu.

Nadekspresja SREBP 1c u myszy - stłuszczenie wątroby spowodowane gromadzeniem triglicerydów.

SREBP 2 - aktywuje transkrypcję genów enzymów syntezy cholesterolu - synteza hydroksymetyloglutarylo-CoA, reduktaza HMG-CoA, syntaza difosforanu farnezylu i syntaza skwalenu.

Nadekspresja SREBP 2 wątrobie myszy - 28-krotny wzrost poziomu mRNA enzymów syntezy szlaku cholesterolu połączony z 4-krotnym wzrostem poziomu mRNA enzymów syntezy KT.

Wpływ KT na metabolizm lipidów zależy od budowy cząsteczki - tylko WNKT hamują w znaczącym stopniu lipogenezę.

Wielonienasycone kwasy tłuszczowe:

PPARα,δ,γ PPRE + Peroksymalna i mitochondrialna β-oksydacja

¬ SREBP 1,2 SRE LXRE - Synteza KT i TG.

¬ LXR α,β LXRE - Synteza KT.

Palmitylo CoA

Fosforylacja m.in. przez kinazę

aktywowaną przez AMP w stanie

niedoboru ATP w komórce

---