11장 지질 대사 3. 지방 – 지방산의 생합성

1. 지방산의 생합성 1) 지방산의 생합성 과정 <미토콘드리아에서 세포질로 아세틸 CoA의 이동> (포도당의 산화, 지방산의 산화, 케톤체의 대사 및 일부 아미노산의 대사) ATP 생성할 필요가 적으면 아세틸 CoA는 구연산회로로 들어가지 않고 저장하게 됨 아세틸 CoA는 미토콘드리아내막을 통과 못함 옥살로아세트산과 결합하여 구연산으로 전환되어 미토콘드리아 밖으로 나옴 (미토콘드리아 내의 구연산 농도가 높을 때 – ATP가 많으면 이소구연산 탈수소효소의 작용이 저해됨)

<말로닐 CoA의 생성> 아세틸 CoA는 카복실레이즈에 의해 말로닐 CoA로 변화 이 반응에서 비오틴이 조효소로 사용, 1분자 ATP 소모.  * 아세틸 CoA 카복실레이즈 - 조절효소로 작용 - 지방산 합성에 중요 - 탄소수가 많은 지방산 아실 CoA에 의해 억제 - 구연산에 의해 촉진

<지방산 합성효소의 작용> 아세틸 CoA는 아세틸 CoA 카르복실레이즈에 의해 말로닐 CoA로 변화 (이 반응에서 비오틴이 조효소로 사용, 1분자 ATP 소모) 아세틸 CoA와 말로닐 CoA에 ACP가 결합(아세틸 ACP와 말로닐 ACP 생성) 말로닐 CoA의 CO2가 떨어져 나오고, 아세틸 합성효소와 결합(C6 생성) NADPH에 의해 β-하이드록시 생성 β-하이드록시아실-ACP 탈수효소에 의해 물이 빠지면서 이중결합 생성 NADPH에 의해 환원되어 탄소 2개 증가한 ACP가 되고 이후 반복(6회 더 반복) 팔미트산 생성

<지방 생합성과 β-산화와의 차이점> 지방산 합성 β-산화 위 치 세포질 미토콘드리아, 퍼옥시좀 효 소 다중효소 복합체 (구조적 차이) 아실기 운반체 ACP CoA 전자운반체 NADPH 소모 NADH, FADH2 생산 CO2 관여 관여함 관여 안함

2) 지방산의 생합성 조절 아세틸 CoA 카르복실화효소(ACC)의 조절 : 지방산 생합성의 반응속도조절단계 생합성에 관여하는 효소의 발현 조절 : ACC와 FAS의 발현은 호르몬과 열량 섭취에 의해 조절 가능 예) 고당질식을 장기간 섭취시 지방산 합성 효소 양이 간에서 증가 기아 혹은 적은 열량의 식이를 섭취시 지방산 합성 효소의 양이 감소 다가 불포화지방산을 섭취하면 지방산 생합성 효소 양이 감소

3) 지방산의 연장과 불포화 지방산의 합성 <지방산의 연장> 세포질에서 지방산합성은 팔미트산이 생성 그 이상은 팔미트산에 두 개의 탄소가 붙는 반응으로 진행 소포체와 미토콘드리아에서 장쇄화효소 작용에 의해 일어남 소포체 : 말로닐 CoA의 탈탄산반응에 의한 탄소 2개가 더해짐 (지방산 생합성과 유사) 미토콘드리아 : 아세틸기가 더해지면서 지방산이 연장됨 (지방산의 β-산화의 반대 과정과 유사)

<불포화지방산의 합성> 소포체의 막에서 탈포화효소의 작용으로 포화지방산에 이중결합을 만들어서 생성 Δ9, Δ6, Δ5, Δ4 지방산 아실 CoA 탈포화효소가 있음 Δ9 위치 이후에는 만들 수 없음 (스테아르산에서 올레산은 합성 가능, 리놀레산은 합성 불가능) 탈포화효소는 비헴철을 가진 막효소로 전자전달계 시스템의 일부 시토크롬 b5와 NADH-시토크롬 b5 환원효소도 관여

2. 글리세롤지질의 생합성 1) 중성지방의 합성 다이하이드록시아세톤 인산에 탈수소효소(glycerol phosphate dehydrogenase)에 의해 3-인산 글리세롤로 환원(혹은 유리 글리세롤에 글리세롤 카이네이즈에 의해) 글리세롤 3-인산은 2분자의 fatty acyl-CoA와 반응하여 포스파티드산이 되고 포스파테이즈(포스파티드산 인산분해효소)에 의해 디글리세리드가 된 후에 새로운 fatty acyl-CoA와 반응하여 트리글리세리드가 됨

2) 글리세롤인지질의 생합성 <포스파티딜에탄올아민의 합성> 에탄올아민의 인산화로 포스포에탄올아민 생성(ATP 소모) 포스포에탄올아민과 CTP에서 CDP-에탄올아민이 생성 포스포에탄올 전이효소에 의해 포스포에탄올아민을 다이아실글리세롤 골격에 연결

<포스파티딜콜린의 합성> 콜린의 인산화로 포스포콜린 생성(ATP 소모) 포스포콜린과 CTP에서 CDP-콜린이 생성 포스포콜린 전이효소에 의해 포스포콜린을 다이아실글리세롤 골격에 연결

<포스파티딜세린,PS,의 합성> 포스파티딜에탄올아민의 에탄올아민을 세린으로 교환함으로써 얻어짐 포스파티딜에탄올아민 세린 전이효소는 소포체와 관련이 있음 미토콘드리아 포스파티딜세린 탈카르복실화효소는 포스파티딜세린을 포스파티딜에탄올아민으로 전환시킴(역반응)

<기타 인지질의 합성> 진핵세포는 CDP-다이아실글리세롤을 경유하여 포스파티딜이노시톨(PI), 포스파티딜글리세롤(PG) 및 카디오핀 등 중요한 인지질을 합성 포스파티딜이노시톨(PI)은 동물 세포막에서 지질의 2~8 % 차지

3) 글리세롤인지질의 분해 글리세롤인지질의 분해는 포스포리파아제 글리세롤인지질내의 에스터결합을 가수분해 포스포리파아제의 종류에 따라 인지질 내에서 가수분해되는 부위가 다름 리소포스포리파아제 : 1번 또는 2번 탄소의 지방산을 분해(리소포스포글리세리드 생성)