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脂肪酸合成酶


脂肪酸合成酶

脂肪酸合成酶 fatty acid synthetase 乙酰CoA+7丙=酸CoA+14NADPH+14H+→棕榈酸+7CO2+
8CoA+14NADP++6H2O。催化上述反应的酶称为脂肪酸合成酶,不过酵母酶的最终产物是棕榈酸CoA。如图所示,在丙二酸基和乙酰基缩合时,在每次延长C2单位的同时发生还原反应,在这个复杂的反应中,各有相应的酶参与作用。而酰基以CoA转移到酰基载体蛋白(ACP)上,以与此蛋白质结合的形态进行反应。通过如图所示的反应反复进行可生成棕榈酸。在大肠杆菌中,各部分反应的酶以及ACP是不结合在一起的,但在动物和酵母中,各种酶是结合型,形成所谓多酶复合体。

脂肪酸合成酶是一个具有多种功能的酶系统,在低等生物中,脂肪酸合成酶系是一种由1分子脂酰基载体蛋白(ACP)和7种酶单体所构成的多酶复合体;但在高等动物中,则是由一条多肽链构成的多功能酶,通常以二聚体形式存在,每个亚基都含有一ACP结构域。在脂肪酸合成酶中,底物和中间产物分子在各个功能结构域(可以位于同一酶分子,也可以位于不同酶分子)中传递直到完成脂肪酸的整个合成过程。
概述 脂肪酸合成酶是一个具有多种功能的酶系统,在哺乳动物中,其分子量高达272kDa。在脂肪酸合成酶中,底物和中间产物分子在各个功能结构域(可以位于同一酶分子,也可以位于不同酶分子)中传递直到完成脂肪酸的整个合成过程。

在低等生物中,脂肪酸合成酶系是一种由1分子脂酰基载体蛋白(ACP)和7种酶单体所构成的多酶复合体;但在高等动物中,则是由一条多肽链构成的多功能酶,通常以二聚体形式存在,每个亚基都含有一ACP结构域。


结构
脂肪酸合成酶组构的传统模型(“头对尾”模型)大部分是基于双功能试剂1,3-dibromopropanone(DBP)能够将一个脂肪酸合成酶单体上的酮脂酰合成酶结构域活性位点上的半胱氨酸(Cys161)的巯基和另一个单体上的载体蛋白结构域中的磷酸泛酰巯基乙胺辅基联接在一起的现象。

但对脂肪酸合成酶二聚体所进行的突变研究发现酮脂酰合成酶和单酰/乙酰转移酶结构域可以与二聚体中任何一个单体上的载体蛋白共同作用;而对于DBP联接实验结果的再分析显示酮脂酰合成酶的活性位点Cys161的巯基可以被联接到任一单体中载体蛋白4'-磷酸泛酰巯基乙胺的巯基上。而且,近来发现只含有一个完整单体的异源二聚化的脂肪酸合成酶能够进行棕榈酸酯的合成。以上的这些实验结果与之前的“头对尾”模型并不相符,于是另一个模型被提出:两个单体上的酮脂酰合成酶和单酰/乙酰转移酶结构域位于接近脂肪酸合成酶二聚体中心的位置,在这一位置上,它们能够与任一单体中的载体蛋白接触。

在脂酸合成酶系内各种酶的催化下,依次进行酰基转移、缩合、还原、脱水、再还原等连续反应,每次循环脂酸骨架增加2个碳原子,7次循环后即可生成16碳的软脂酸,经硫酯酶水解释出。

功能
脂肪酸是脂肪族类酸,在能量运输和储存、细胞结构、提供激素合成的中间物等多个方面发挥着关键作用。脂肪酸的合成需要将乙酰辅酶A和丙二酸单酰辅酶A通过一系列的克莱森缩合反应然后脱羧(生物素作辅酶)来完成。在脂肪链的延伸过程中,通过连续的酮还原酶、脱水酶以及烯脂酰ACP还原酶的作用,加入的酮基(酰基)被还原为完全饱和的脂肪链。延伸中的脂肪链在这些酶活性位点之间循环传递时,共价连接在酰基载体蛋白的磷酸泛酰巯基乙胺(phophopantetheine)辅基上,并通过硫酯酶的作用而被释放

哺乳动物中的脂肪酸合成酶含有两个等同的多功能单链(形成同源二聚体),每一条氨基酸链的N端区域含有三个催化结构域(酮脂酰合成酶、脱水酶和单酰/乙酰转移酶]]),而C端区域则含有四个结构域(醇还原酶、酮脂酰还原酶、酰基载体蛋白和硫酯酶),这两个区域被中间600个氨基酸残基组成的核心区域所分隔。

提取方法
在低等生物中,脂肪酸合成酶系是一种由1分子脂酰基载体蛋白(ACP)和7种酶单体所构成的多酶复合体;但在高等动物中,则是由一条多肽链构成的多功能酶,通常以二聚体形式存在,每个亚基都含有一ACP结构域。

在脂酸合成酶系内各种酶的催化下,依次进行酰基转移、缩合、还原、脱水、再还原等连续反应,每次循环脂酸骨架增加2个碳原子,7次循环后即可生成16碳的软脂酸,经硫酯酶水解释出。

(1)第一轮:

①乙酰基转移:由乙酰转移酶催化生成乙酰-半胱-E1

②丙二酰基转移:生成丙二酰-泛-E2

③缩合反应:β-酮丁酰-泛-E2的生成,同时有CO2脱落

④第一次还原反应(加氢): β-羟丁酰-泛-E2的生成

⑤脱水反应: α ,β-烯丁酰-泛-E2的生成

⑥第二次还原反应(加氢): 丁酰-泛-E2的生成

丁酰-泛-E2是第一轮产物,经酰基转移、缩合、还原、脱水、再还原,碳原子由2增加至4个。

(2)第二轮

①丁酰基转移:由丁酰-泛-E2转移生成丁酰-半胱-E1

②丙二酰基转移:生成丙二酰-泛-E2

③缩合反应:β-酮己酰-泛-E2的生成

④第一次还原反应(加氢): β-羟己酰-泛-E2的生成

⑤脱水反应:α, β-烯己酰-泛-E2的生成

⑥第二次还原反应(加氢):己酰-泛-E2的生成

(3)第n轮

①丁酰基转移:由丁酰-泛-E2转移生成脂酰-半胱-E1

②丙二酰基转移:生成丙二酰-泛-E2

③缩合反应:β-酮己脂酰-泛-E2的生成

④第一次还原反应(加氢): β-羟脂酰-泛-E2的生成

⑤脱水反应:α, β-烯脂酰-泛-E2的生成

⑥第二次还原反应(加氢):脂酰-泛-E2的生成

每循环一次,增加两个碳原子,经7 次循环,生成16C的软脂酰-泛-E2,经硫酯酶的水解作用,生成软脂酸。(图6-7)

软脂酸总反应:

乙酰CoA+ 7丙二酰CoA + 14 NADPH+14H+→软脂酸+7 CO2+6H2O+8CoASH+14NADP+



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