כיצד לסנתז לציטין

לציטיןהיא מולקולה פעילה ביולוגית חשובה בעלת פונקציות פיזיולוגיות בסיסיות רבות בגוף האדם, כמו המרכיב העיקרי של ממברנות התא, נוירוטרנסמיטורים ומטבוליזם של שומנים בכבד, ולכן חשוב מאוד להבין את הסינתזה שלה. במאמר זה יוצגו כל מסלולי הסינתזה של לציטין מההיבטים הבאים: מסלול סינתזת פוספטידילכולין, מסלול סינתזת לציטין, מסלול סינתזת פוספוליפידים ומסלול סינתזת גליצרול פוספט חומצת שומן.

1. מסלול סינתזה של פוספטידילכולין:

לציטין, הידוע גם בשם לציטין, הוא חומר פוספוליפיד חשוב הקיים באופן נרחב בבעלי חיים וצמחים. באורגניזמים, לציטין ממלא מגוון פונקציות פיזיולוגיות חשובות, כולל מבנה קרום התא, העברה עצבית, מטבוליזם של כולסטרול וכו'.

Phosphatidylcholine הוא אחד המרכיבים החשובים ביותר של לציטין, שהוא די בשפע בגוף האדם. הביוסינתזה של פוספטידילכולין מושלמת בדרך כלל באמצעות תגובת העברת מתיל, והתוואי המפורט שלה הוא כדלקמן:

1.1. Phosphatidylacyldiacylglycerol (PA) הנוצר מחומצות שומן וגליצרול מזורחן על ידי CDP-acylcholine (CDP-Choline) ליצירת פוספורילכולין (PtdCho).

1.2. במקביל, מתילציה מסופקת על ידי SAM (S-adenosylmethionine) כדי למטיל מתיונילכולין (GPC) לשומן-2-פוספואדנוזילכולין (PC).

1.3. PtdCho ו-PC מייצרים פוספאטידילינוזיטול כולין (PI-Cho) באמצעות תגובת החלפה המזוזת על ידי שומן-1-פוספואינוזיטיד טרנספראז.

1.4. לאחר מכן PI-Cho מומר לפוספו-אינוזיטול כולין (IP-Cho) על ידי דה-פוספורילציה.

האמור לעיל הוא מסלול הסינתזה הכולל של פוספטידילכולין, שבו הצעד הראשון והשני הם מסלול הפוספורילכולין (מסלול קנדי), המתרחש בעיקר ברטיקולום האנדופלזמי ובגוף גולגי; הצעד השלישי והרביעי הם מסלול פוספוליפידים של אינוזיטול, בעיקר בציטופלזמה ובגופים אאוזינופיליים. הסינתזה של פוספטידילכולין מחייבת השתתפות של אנזימים וקו-אנזימים שונים, כמו CDP acylase, SAM adenylase, phosphatidylinositolase ו-dephosphatase.

2. מסלול סינתזת לציטין:

לציטין הוא שומנים ביולוגיים חשובים הקיים באורגניזמים, ויש לו תפקידים חשובים בשמירה על מבנה ותפקוד קרום התא, העברה עצבית ומטבוליזם של שומנים. מרכיביו העיקריים כוללים פוספורילכולין, פוספורילאצטילכולין ופוספורילקריאטין, שביניהם לפוספורילכולין יש את התכולה הגבוהה ביותר, המהווה יותר ממחצית מהכמות הכוללת של הלציטין. תהליך הסינתזה של לציטין כרוך במספר מסלולים מטבוליים ובסינרגיה של אנזימים שונים, השונים בסוגי תאים שונים וברקמות שונות. מסלול הסינתזה העיקרי של לציטין יידון להלן.

2.1. מסלול גליצרופוספט (מסלול GPAT):

מסלול הגליצרופוספט הוא השלב הראשוני של סינתזת לציטין, והתהליך שלו כולל בעיקר את השלבים הבאים: גליצרול טריפוספט (G3P) מתחבר עם חומצות שומן ליצירת אציל גליצרופוספט (LPA), ו- LPA יוצר עוד יותר חומצה פוספטית (PA) באמצעות תגובת דקרבוקסילציה, PA Reduction מייצר CDP-acylglycerol (CDP-DAG), ו-CDP-DAG וכולין, אתנולמין ומצעים אחרים מסנתזים לציטין נוסף דרך מסלול הפוספוליפידים של אינוזיטול. אנזים GPAT הוא האנזים הקובע את הקצב של מסלול גליצרול פוספט, והקטליזה שלו היא לאצילות גליצרול טריפוספט וחומצת שומן ליצירת LPA. אספקת מצעים כגון כולין חייבת להתבצע באמצעות אחד משני המסלולים של "אינוזיטול פוספטידילציה" ו"פוספטידילציה של אורניתין".

2.2. מסלול פוספוליפיד אינוזיטול:

מסלול הפוספוליפיד אינוזיטול הוא אחד ממסלולי הסינתזה החשובים של לציטין, והמסלול שלו קשור למסלול מניטול דיפוספט של קרום התא. הסינתזה של אינוזיטול פוספוליפידים כוללת בעיקר את שני השלבים הבאים: תגובת פוספטידילציה של כולין או אינוזיטול פוספט עם אצילגליצרול פוספט ליצירת פוספוגליצרול כולין (PGC) או פוספוגליצרול אינוזיטול (PGI), ולאחר מכן באמצעות העברת אינוזיטול פוספוספוגליזר (PGI) והעברה (PGI) ) להעביר פוספוגליצרול כולין או פוספוגליצרול אינוזיטול למולקולת CDP-DAG ליצירת מולקולת לציטין שלמה. הפוספורילכולין המסונתז על ידי מסלול הפוספוליפיד אינוזיטול מהווה כ-20 אחוז מהכמות הכוללת של הלציטין.

2.3. מסלול אורניתין פוספוליפיד:

מסלול הפוספוליפידים של אורניתין הוא המסלול העיקרי לסינתזה של פוספוליפידים של אורניתין. מסלול זה מסתמך על הידרוליזה של אורניתין בתא לאמוניה ועל קטליזה של פחמן דו-חמצני ליצירת חומצה פירובית וחומצה אוקסלית, ולאחר מכן על תגובת העברת האציל של חומצה אוקסלית ואצילגליצרול פוספט לקבלת חומצה פוספוגליצריל אוקסלית (PGS). לאחר מכן, PGS מעביר את קבוצת הזרחן למולקולת CDP-DAG באמצעות שתי תגובות מזרזות אנזים (PSD ו-PSS), ויוצרות מולקולת לציטין מלאה. הפוספורילכולין המסונתז על ידי מסלול הפוספוליפיד האורניטין מהווה כ-10 אחוזים מהכמות הכוללת של הלציטין.

3. מסלול סינתזה של פוספוליפידים:

לציטין (פוספוליפיד) הוא פוספוליפיד נפוץ מאוד, מרכיביו העיקריים הם פוספוגליצרידים וכולין, וניתן לשימוש נרחב במזון, רפואה, חומרי הדברה ותחומים נוספים. ישנן שיטות הכנה רבות של לציטין, הנפוצות שבהן הן שיטות כימיות ושיטות ביולוגיות.

התהליך הספציפי הוא כדלקמן:

1. קפסטול וחומצות אמינו:

בתסיסה התעשייתית מוסיפים את מצע התא קפסול וחומצת אמינו, ולאחר תגובת התסיסה נוצר נוזל תסיסה המכיל קפסטול וחומצת אמינו.

2. זרחון:

הוסף כמות מתאימה של חומצה זרחתית למרק התסיסה, והשתמש בפוספורילאז כדי להוסיף חומצה זרחתית לגליצרול ליצירת גליצרופוספט. ביניהם, תפקידו של פוספורילאז הוא להוסיף חומצה זרחתית לקפסטול ולחומצות אמינו.

3. צור אתנולמין חומצת שומן:

גליצרופוספט וחומצת שומן אתנולמין מגיבים על ידי אציליז ליצירת לציטין. ביניהם, תפקידו של אציליז הוא לשלב חומצת שומן עם פוספוגליצריד או אמין אלכוהול ליצירת לציטין.

4. טכנולוגיית אימוביליזציה של אנזים:

הטכנולוגיה מאפשרת לייצר כמויות גדולות של אנזימים וניתן לעשות בהם שימוש חוזר, מה שהופך את תהליך ייצור לציטין לחסכוני יותר. האנזים משותק על קאולין כדי להעביר קבוצות חומצות שומן לאתנולמין ליצירת לציטין, בעל יכולת שימוש חוזרת טובה.

פוספוליפיד הוא אחד המרכיבים החשובים ביותר של לציטין, ומסלול הסינתזה שלו כולל מצעים שונים. חומצה זרחתית (מסלול פנטוז פוספט) היא המצע 1-חומצה הידרוקסיגליצרית המיוצר על ידי חילוף חומרים של סוכר; חומצה פוספטית מצע מיוצר על ידי החמצה; ניתן להשיג CDP-כולין על ידי תגובת מתילציה; מיוצרים המצעים פירובאט ומתילוולונט; ניתן להשיג את חומצות האמינו ליזין ולאוצין על ידי דה-קרבוקסילציה; המצעים אשלגן ומתיונין יכולים לשמש כמצעי התגובה המזרזים את תגובת הדו-באחד של CDP כולין פוספט.

4. מסלול סינתזה של חומצת שומן גליצרול פוספט:

מסלול סינתזה של חומצת שומן גליצרול פוספט הוא מסלול נוסף לביו-סינתזה של לציטין, בו אין כולין, המצעים העיקריים שלו הם חומצות שומן וטרטרט, וניתן להשיג טריגליצרידים על ידי קטליזה של סינתאז אסיל אינארקוסיל. לאחר מכן, באמצעות פעולת הטריגליצרידים אצילטרנספראז, נוצר קשר פוספט בין 2-הידרוקסיגליצרול וטרטרט ליצירת המבנה המולקולרי של חומצת שומן גליצרול פוספט, שהוא המבשר של לציטין.

לסיכום, המסלולים הסינתטיים של הלציטין כוללים מסלול סינתטי פוספטידילכולין, מסלול סינתטי לציטין, מסלול סינתטי פוספוליפיד ומסלול סינתטי של חומצת שומן גליצרול פוספט. ביניהם, מסלול סינתזת הפוספטידילכולין ומסלול סינתזת הלציטין דומים זה לזה, ושניהם מגיבים דרך תוצר הביניים CDP-chloroacetic acid; מסלול סינתזת הפוספוליפידים משתמש ביותר מצעים, כולל מצעים המיוצרים על ידי מטבוליזם של סוכר ומסלולי חמצון. מצעים ומצעים המיוצרים על ידי תגובות דקרבוקסילציה; התפקיד העיקרי של מסלול סינתזת גליצרול פוספט חומצת שומן הוא ליצור את המבנה המולקולרי המבשר של לציטין.