Биосинтез холестерина, как и всех изопреноидов, начинается с ацетил-КоА (см. АТФ). Углеродный скелет C27-стерина строится из C2-звеньев в длинной и сложной последовательности реакций. Биосинтез холестерина можно разделить на четыре этапа. На первом этапе (1) из трёх молекул ацетил-КоА образуется мевалонат (C6). На втором этапе (2) мевалонат превращается в «активный изопрен», изопентенилдифосфат. На третьем этапе (3) шесть молекул изопрена полимеризуются с образованием сквалена (C30). Наконец, сквален циклизуется с отщеплением трёх атомов углерода и превращается в холестерин (4). На схеме представлены только наиболее важные промежуточные продукты биосинтеза.
1. Образование мевалоната. Превращение ацетил-КоА в ацетоацетил-КоА и затем в 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА (3-ГМГ-КоА) соответствует пути биосинтеза кетоновых тел (подробно см. Метаболизм липидов), однако этот процесс происходит не в митохондриях, а в эндоплазматическом ретикулуме (ЭР). 3-ГМГ-КоА восстанавливается с отщеплением кофермента A с участием 3-ГМГ-КоА-редуктазы, ключевого фермента биосинтеза холестерина. На этом важном этапе путём репрессии биосинтеза фермента (эффекторы: гидроксистерины), а также за счёт взаимопревращения молекулы фермента (эффекторы: гормоны) осуществляется регуляция биосинтеза холестерина. Например, фосфорилированная редуктаза представляет собой неактивную форму фермента: инсулин и тироксин стимулируют фермент, глюкагон тормозит; холестерин, поступающий с пищей, также подавляет 3-ГМГ-КоА-редуктазу.
2. Образование изопентенилдифосфата. Мевалонат за счёт декарбоксилирования с потреблением АТФ превращается в изопентенилдифосфат, который и является тем структурным элементом, из которого строятся все изопреноиды.
3. Образование сквалена. Изопентенилдифосфат подвергается изомеризации с образованием диметилаллилдифосфата. Обе C5-молекулы конденсируются в геранилдифосфат и в результате присоединения следующей молекулы изопентенилдифосфата образуют фарнезилдифосфат. При димеризации последнего по типу «голова к голове» образуется сквален. Фарнезилдифосфат является также исходным соединением для синтеза других полиизопреноидов, таких, как долихол и убихинон.
4. Образование холестерина. Сквален, линейный изопреноид, циклизуется с потреблением кислорода в ланостерин, C30-стерин, от которого на последующих стадиях, катализируемых цитохромом P450, отщепляются три метильные группы, вследствие чего образуется конечный продукт — холестерин.
Описанный путь биосинтеза локализован в гладком ЭР. Синтез идёт за счёт энергии, освобождающейся при расщеплении производных кофермента А и энергетически богатых фосфатов. Восстановителем при образовании мевалоната и сквалена, а также на последних стадиях биосинтеза холестерина является НАДФН + Н+. Для этого пути характерно то, что промежуточные метаболиты можно подразделить на три группы: производные кофермента A, дифосфаты и высоко липофильные соединения (от сквалена до холестерина), связанные с переносчиками стеринов.
1. Образование мевалоната. Превращение ацетил-КоА в ацетоацетил-КоА и затем в 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА (3-ГМГ-КоА) соответствует пути биосинтеза кетоновых тел (подробно см. Метаболизм липидов), однако этот процесс происходит не в митохондриях, а в эндоплазматическом ретикулуме (ЭР). 3-ГМГ-КоА восстанавливается с отщеплением кофермента A с участием 3-ГМГ-КоА-редуктазы, ключевого фермента биосинтеза холестерина. На этом важном этапе путём репрессии биосинтеза фермента (эффекторы: гидроксистерины), а также за счёт взаимопревращения молекулы фермента (эффекторы: гормоны) осуществляется регуляция биосинтеза холестерина. Например, фосфорилированная редуктаза представляет собой неактивную форму фермента: инсулин и тироксин стимулируют фермент, глюкагон тормозит; холестерин, поступающий с пищей, также подавляет 3-ГМГ-КоА-редуктазу.
2. Образование изопентенилдифосфата. Мевалонат за счёт декарбоксилирования с потреблением АТФ превращается в изопентенилдифосфат, который и является тем структурным элементом, из которого строятся все изопреноиды.
3. Образование сквалена. Изопентенилдифосфат подвергается изомеризации с образованием диметилаллилдифосфата. Обе C5-молекулы конденсируются в геранилдифосфат и в результате присоединения следующей молекулы изопентенилдифосфата образуют фарнезилдифосфат. При димеризации последнего по типу «голова к голове» образуется сквален. Фарнезилдифосфат является также исходным соединением для синтеза других полиизопреноидов, таких, как долихол и убихинон.
4. Образование холестерина. Сквален, линейный изопреноид, циклизуется с потреблением кислорода в ланостерин, C30-стерин, от которого на последующих стадиях, катализируемых цитохромом P450, отщепляются три метильные группы, вследствие чего образуется конечный продукт — холестерин.
Описанный путь биосинтеза локализован в гладком ЭР. Синтез идёт за счёт энергии, освобождающейся при расщеплении производных кофермента А и энергетически богатых фосфатов. Восстановителем при образовании мевалоната и сквалена, а также на последних стадиях биосинтеза холестерина является НАДФН + Н+. Для этого пути характерно то, что промежуточные метаболиты можно подразделить на три группы: производные кофермента A, дифосфаты и высоко липофильные соединения (от сквалена до холестерина), связанные с переносчиками стеринов.
Статьи раздела «Биосинтез холестерина»:
- Биосинтез холестерина
- А. Биосинтез холестерина
Структура:
Списки:
Сложность материала:
Величины и единицы:
Книги Список книг
Объекты биологии развития Монография представляет собой вторую книгу из серии «Проблемы биологии ...
Лекции по природоведческой микробиологии Книга основана на курсе лекций, прочитанных в МГУ им. М. В. Ломоносова в 1995-2002 гг. ...
Микроэлементы в окружающей среде. Биогеохимия, биотехнология и биоремедиация Книга посвящена анализу роли микроэлементов (металлов и металлоидов) в ...