Lecytynajest ważną biologicznie aktywną cząsteczką, która pełni wiele podstawowych funkcji fizjologicznych w organizmie człowieka, takich jak główny składnik błon komórkowych, neuroprzekaźników i metabolizmu lipidów w wątrobie, dlatego zrozumienie jej syntezy ma duże znaczenie. W tym artykule zostaną przedstawione wszystkie szlaki syntezy lecytyny z następujących aspektów: szlak syntezy fosfatydylocholiny, szlak syntezy lecytyny, szlak syntezy fosfolipidów i szlak syntezy fosforanu glicerolu kwasów tłuszczowych.
1. Szlak syntezy fosfatydylocholiny:
Lecytyna, zwana także lecytyną, jest ważną substancją fosfolipidową powszechnie występującą w organizmach zwierzęcych i roślinnych. W organizmach lecytyna pełni szereg ważnych funkcji fizjologicznych, w tym strukturę błony komórkowej, neuroprzekaźnictwo, metabolizm cholesterolu itp.
Fosfatydylocholina jest jednym z najważniejszych składników lecytyny, której w organizmie człowieka jest dość dużo. Biosynteza fosfatydylocholiny jest generalnie zakończona poprzez reakcję przeniesienia metylu, a jej szczegółowy przebieg jest następujący:
1.1. Fosfatydyloacylodiacyloglicerol (PA) utworzony z kwasów tłuszczowych i glicerolu jest fosforylowany przez CDP-acylocholinę (CDP-cholina) w celu wytworzenia fosforylocholiny (PtdCho).
1.2. Jednocześnie metylacja jest zapewniana przez SAM (S-adenozylometioninę) w celu metylowania metionylocholiny (GPC) do tłuszczowej -2-fosfoadenozylocholiny (PC).
1.3. PtdCho i PC wytwarzają cholinę fosfatydyloinozytolu (PI-Cho) w reakcji wymiany katalizowanej przez transferazę tłuszczową -1-fosfoinozytydową.
1.4. PI-Cho jest następnie przekształcany w cholinę fosfoinozytolu (IP-Cho) przez defosforylację.
Powyżej przedstawiono całkowitą drogę syntezy fosfatydylocholiny, w której pierwszy i drugi etap to szlak fosforylocholiny (szlak Kennedy'ego), który występuje głównie w retikulum endoplazmatycznym i ciałku Golgiego; trzeci i czwarty etap to szlak fosfolipidów inozytolu, głównie w cytoplazmie i ciałkach kwasochłonnych. Synteza fosfatydylocholiny wymaga udziału różnych enzymów i koenzymów, takich jak acylaza CDP, adenylaza SAM, fosfatydyloinozytolaza i defosfataza.
2. Szlak syntezy lecytyny:
Lecytyna jest ważnym biologicznym lipidem, który powszechnie występuje w organizmach i pełni ważne funkcje w utrzymaniu struktury i funkcji błony komórkowej, neuroprzekaźnictwie i metabolizmie lipidów. Jego głównymi składnikami są fosforylocholina, fosforyloacetylocholina i fosforylokreatyna, wśród których fosforylocholina ma najwyższą zawartość, stanowiąc ponad połowę całkowitej ilości lecytyny. Proces syntezy lecytyny obejmuje wiele szlaków metabolicznych i synergię różnych enzymów, które są różne w różnych typach komórek i różnych tkankach. Główny szlak syntezy lecytyny zostanie omówiony poniżej.
2.1. Szlak glicerofosforanowy (szlak GPAT):
Szlak glicerofosforanowy jest początkowym etapem syntezy lecytyny, a jego proces obejmuje głównie następujące etapy: trifosforan glicerolu (G3P) łączy się z kwasami tłuszczowymi, tworząc acyloglicerofosforan (LPA), a LPA dalej generuje kwas fosfatydowy (PA) poprzez reakcję dekarboksylacji, Redukcja PA wytwarza CDP-acyloglicerol (CDP-DAG), a CDP-DAG oraz cholinę, etanoloaminę i inne substraty dalej syntetyzują lecytynę poprzez szlak fosfolipidowy inozytolu. Enzym GPAT jest enzymem determinującym szybkość szlaku fosforanu glicerolu, a jego kataliza polega na acylowaniu trifosforanu glicerolu i kwasu tłuszczowego w celu wytworzenia LPA. Dostarczanie substratów, takich jak cholina, musi odbywać się poprzez jeden z dwóch szlaków „fosfatydylacji inozytolu” i „fosfatydylacji ornityny”.
2.2. Szlak fosfolipidowy inozytolu:
Szlak fosfolipidowy inozytolu jest jednym z ważnych szlaków syntezy lecytyny, a jego szlak jest powiązany ze szlakiem difosforanowo-mannitolowym błony komórkowej. Synteza fosfolipidów inozytolu obejmuje głównie następujące dwa etapy: reakcję fosfatydylacji choliny lub fosforanu inozytolu z fosforanem acyloglicerolu w celu wytworzenia fosfoglicerolocholiny (PGC) lub fosfoglicerolinozytolu (PGI), a następnie przez inozytol transferazę fosfoglicerolową (PIT) i transferazę fosfoglicerolową (PGT) ) przenoszą cholinę fosfoglicerolu lub inozytol fosfoglicerolu do cząsteczki CDP-DAG, tworząc kompletną cząsteczkę lecytyny. Fosforylocholina syntetyzowana na szlaku fosfolipidowym inozytolu stanowi około 20 procent całkowitej ilości lecytyny.
2.3. Szlak fosfolipidowy ornityny:
Szlak fosfolipidów ornityny jest głównym szlakiem syntezy fosfolipidów ornityny. Szlak ten opiera się na hydrolizie ornityny w komórce do amoniaku i katalizie dwutlenku węgla w celu wytworzenia kwasu pirogronowego i kwasu szczawiowego, a następnie reakcji przeniesienia acylu kwasu szczawiowego i fosforanu acyloglicerolu w celu uzyskania kwasu fosfoglicerylowo-szczawiowego (PGS). Następnie PGS przenosi grupę fosforu do cząsteczki CDP-DAG poprzez dwie reakcje katalizowane przez enzymy (PSD i PSS), tworząc kompletną cząsteczkę lecytyny. Fosforylocholina syntetyzowana na szlaku fosfolipidowym ornityny stanowi około 10 procent całkowitej ilości lecytyny.
3. Szlak syntezy fosfolipidów:
Lecytyna (fosfolipid) jest bardzo powszechnym fosfolipidem, jej głównymi składnikami są fosfoglicerydy i cholina i może być szeroko stosowana w żywności, medycynie, pestycydach i innych dziedzinach. Istnieje wiele metod przygotowania lecytyny, najczęściej stosowane to metody chemiczne i metody biologiczne.
Konkretny proces wygląda następująco:
1. Kafestol i aminokwasy:
W fermentorze przemysłowym dodaje się substrat komórkowy kafestol i aminokwas, a po reakcji fermentacji generowany jest płyn fermentacyjny zawierający kafestol i aminokwas.
2. Fosforylacja:
Dodaj odpowiednią ilość kwasu fosforowego do bulionu fermentacyjnego i użyj fosforylazy, aby dodać kwas fosforowy do glicerolu, aby utworzyć glicerofosforan. Wśród nich funkcją fosforylazy jest dodanie kwasu fosforowego do kafestolu i aminokwasów.
3. Wygeneruj etanoloaminę kwasu tłuszczowego:
Glicerofosforan i etanoloamina kwasu tłuszczowego reagują z acylazą, tworząc lecytynę. Wśród nich funkcją acylazy jest łączenie kwasu tłuszczowego z fosfoglicerydem lub alkoholoaminą w celu utworzenia lecytyny.
4. Technologia immobilizacji enzymów:
Technologia pozwala na wytwarzanie dużych ilości enzymów, które mogą być ponownie wykorzystane, dzięki czemu proces produkcji lecytyny jest bardziej opłacalny. Enzym jest immobilizowany na kaolinie w celu przeniesienia grup kwasów tłuszczowych do etanoloaminy, tworząc lecytynę, która ma dobrą przydatność do ponownego użycia.
Fosfolipid jest jednym z najważniejszych składników lecytyny, a szlak jego syntezy obejmuje różne substraty. Kwas fosforowy (szlak pentozofosforanowy) jest substratem 1-kwasu hydroksygliceryny wytwarzanego w metabolizmie cukrów; substratowy kwas fosfatydowy jest wytwarzany przez zakwaszenie; CDP-cholinę można otrzymać w reakcji metylacji; Wytwarzane są substraty pirogronian i metylowalonian; aminokwasy lizynę i leucynę można otrzymać przez dekarboksylację; substraty potas i metionina mogą być stosowane jako substraty reakcji, które katalizują reakcję „dwa w jednym” fosforanu choliny CDP.
4. Szlak syntezy kwasu tłuszczowego fosforanu glicerolu:
Szlak syntezy fosforanu glicerolu kwasów tłuszczowych to kolejny szlak biosyntezy lecytyny, w którym nie występuje cholina, jej głównymi substratami są kwasy tłuszczowe i winian, a trójglicerydy można otrzymać na drodze katalizy syntazy acyloinarkozylu. Następnie, poprzez działanie acylotransferazy triglicerydowej, tworzy się wiązanie fosforanowe pomiędzy 2-hydroksyglicerolem a winianem, tworząc strukturę molekularną fosforanu glicerolu kwasu tłuszczowego, który jest prekursorem lecytyny.
Podsumowując, szlaki syntezy lecytyny obejmują szlak syntezy fosfatydylocholiny, szlak syntezy lecytyny, szlak syntezy fosfolipidów i szlak syntezy fosforanu glicerolu kwasów tłuszczowych. Wśród nich szlak syntezy fosfatydylocholiny i szlak syntezy lecytyny są do siebie podobne i oba reagują poprzez związek pośredni CDP-kwas chlorooctowy; szlak syntezy fosfolipidów wykorzystuje więcej substratów, w tym substratów wytwarzanych przez metabolizm cukru i szlaki utleniania. Substraty i substraty wytwarzane w reakcjach dekarboksylacji; główną funkcją szlaku syntezy fosforanu glicerolu kwasu tłuszczowego jest tworzenie prekursorowej struktury molekularnej lecytyny.