tvorba cholesterolu
Biosyntéza cholesterolu
Obrat cholesterolu při trávení
Cholesterol je významnou součástí živočišných buněčných membrán a je výchozí látkou pro syntézu celé řady dalších biologicky účinných sloučenin, především sterolů. Většinu potřebného cholesterolu si tělo vytváří v játrech a ve střevě, zhruba 40 % denní potřeby získává z potravy. Většina vytvořeného nebo vstřebaného cholesterolu se zabuduje do buněčných membrán nebo se přemění na žlučové kyseliny. Jen nepatrná část se přemění na steroidní hormony. Stejné množství, kolik tělo vyrobí nebo se vstřebá z potravy, se vyloučí z těla ven (platí pro zdravého člověka). Cholesterol se z těla vylučuje žlučí a následně je z těla odváděn ve stolici. Ve žluči tělo denně vyloučí asi 1 g cholesterolu v nezměněné podobě, mnohem více ve formě žlučových kyselin. Při potravě bohaté na tuky produkce cholesterolu stoupá. Je třeba si ale uvědomit, že část žlučových kyselin včetně cholesterolu vyloučeného do střeva žlučí se zpětně vstřebává do krevního oběhu a dostává se opět do jater. Játra denně vyprodukují asi 0,7 l žluče, která se ve žlučníku zakoncentruje na 1/5 až 1/10 původního objemu (tj. asi 70 až 150 ml). Cholesterol se nachází ve žluči ve formě micel (stejně jako ve střevě), které tvoří spolu s lecithinem a žlučovými kyselinami. Změna v poměru těchto tří látek může vést k vyloučení cholesterolu z roztoku ve formě krystalků, což je jedna z příčin tvorby žlučových kamenů.
Při běžné stravě je příjem cholesterolu potravou asi 300 až 400 mg, játra syntetizují asi 1.000 (až 1.500 mg) denně. Denní potřeba cholesterolu u zdravého člověka se pohybuje v rozmezí 3 až 4 mmol, tj. 1.200 až 1.500 mg. Játra zdravého člověka přizpůsobují produkci podle obsahu cholesterolu v přijímané potravě. Při vyšším příjmu v potravě se ve stolici objevuje větší podíl různě modifikovaných sterolů, které jsou výsledkem metabolické činnosti střevních baktérií, které nevstřebaný podíl různým způsobem přeměňují.
Vstřebávání cholesterolu a rostlinných sterolů probíhá v enterocytech. Některé fytosteroly a také část cholesterolu je zpětně transportována do střeva, k tomu musí tělo využít energii z ATP.
Historie objevování tvorby cholesterolu
Tvorba cholesterolu je složitým reakčním mechanismem a ještě v dnešní době nelze říct, že by byla plně objasněna. Průkopníkem v objasňování biosyntézy cholesterolu byl K. E. Bloch, který studoval proces ve vztahu k buněčným organelám a poukázal na souvislost s endoplazmatickým retikulem.
Na práce Blocha navázala celá řada dalších badatelů, za zmínku stojí J. W. Cornforth, který studoval mechanismus cyklizace skvalenu, úlohu karbokationtů a přesmyky methylových skupin. J. Goldstein a M. Brown studovali v sedmdesátých letech úlohu specifického receptoru pro protein, který se později ukázal jako klíčový pro udržování pevnosti lipoproteinových částic odpovědných za transport cholesterolu v krvi. I tito badatelé byli za své objevy oceněni v roce 1983 Nobelovou cenou. Právě jejich objevy odstartovaly intenzívní výzkum chování molekuly cholesterolu na buněčné úrovni, jeho úlohu při transportu lipidů z jater do tkání a pomohly odhalit mechanismus ukládání triglyceridů do vakuol svalových a tukových buněk.
Biosyntéza cholesterolu probíhá ve čtyřech fázích
Biosyntézu cholesterolu lze rozdělit na 4 fáze. Nejprve vzniká z acetyl-CoA kyselina mevalonová (mevalonát), ten se následně přeměňuje na izopentenyldifosfát. Třetí fází je syntéza skvalenu a poslední je cyklizace skvalenu a odštěpení 3 methylových skupin. Jednotlivé fáze syntézy cholesterolu jsou poměrně složitým sledem reakcí a všechny fáze probíhají v několika krocích. Někteří autoři biosyntézu cholesterolu uvádí v pěti fázích, čtvrtou fázi rozdělují na 2 fáze. Na fázi cyklizace skvalenu za vzniku lanosterolu a na fázi odštěpení methylových skupin a redukci dvojné vazby v postranním řetězci. Vzhledem k tomu, že se přesně neví, kdy vlastně k odštěpení 3 methylových skupin dochází, a kdy dochází k redukci dvojné vazby v postranním řetězci, jeví se s ohledem na stávající znalosti vhodnější celý tento proces zahrnout pod jednu reakční fázi.
První fáze - tvorba mevalonátu
Výchozím substrátem pro syntézu cholesterolu je acetyl-CoA. Přeměna acetyl-CoA na acetacetyl-CoA (také se používá označení acetoacetyl-CoA) a dále na 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA (3-HMG-CoA) je obdobou syntézy ketolátek v mitochondriích. Biosyntéza cholesterolu však probíhá mimo mitochondrie, proto jsou tyto metabolické dráhy mírně odlišné. Syntéza mevalonátu probíhá na hladkém endoplazmatickém retikulu.
Tato první fáze zahrnuje 3 reakční kroky - kondenzaci 2 molekul acetyl-CoA za vzniku acetacetyl-CoA, reakci katalyzuje thioláza (22). Následuje další kondenzační reakce acetacetyl-CoA s další molekulou acetyl-CoA za vzniku 3-hydroxy-3methylglutaryl-CoA (HMG-CoA), reakci katalyzuje HMG-CoA-syntáza (23). První fázi ukončuje dvojnásobná redukce HMG-CoA za vzniku kyseliny mevalonové (mevalonátu). Tuto reakci katalyzuje HMG-CoA-reduktáza (24).
Kondenzace acetyl-CoA - krok 1
Syntéza cholesterolu začíná kondenzací dvou molekul acetyl-CoA za vzniku acetacetyl-CoA a tuto reakci katalyzuje thioláza. Další možností, jak může buňka získat acetacetyl-CoA pro syntézu mevalonátu je, že acetacetát vzniklý při ketogenezi v mitochondriích jaterních buněk difunduje přes membránu mitochondrie do cytoplazmy, kde může být opětovně aktivován acetyl-CoA-syntázou. Energii potřebnou pro tuto reakci poskytuje ATP a musí být k dispozici redukovaný koenzym A. V mitochondriích katalyzuje stejnou reakci acetyl-CoA-C-acetyltransferáza.
Jedná se o Claisenovu kondenzaci, při níž se nejprve nukleofilní acylovou substitucí váže acetylová skupina v enzymu na cysteinovou skupinu -SH. Vznik enolátového iontu z druhé molekuly acetyl-CoA pak umožní Claisenovu kondenzaci a vznik acetacetyl-CoA.
Druhá kondenzační reakce - krok 2
V druhém kroku aldolizace acetacetyl-CoA s další molekulou acetyl-CoA a následnou hydrolýzou poskytuje 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA (HMG-CoA). Reakci katalyzuje cytosolová MHG-CoA-syntáza. V mitochondriích katalyzuje stejnou reakci podobná HMG-CoA-syntáza, která ale není identická s cytosolovou HMG-CoA-syntázou.
Reakce začíná navázáním substrátu (acetacetyl-CoA) na cysteinovou skupinu -SH enzymu, následuje adice enolátového iontu a hydrolýza na 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA.
Syntéza mevalonátu - krok 3
V posledním kroku dochází ke dvojnásobné redukci pomocí NADPH, 3-HMG se oddělí od koenzymu A a uvolní se mevalonát. 3-HMG-CoA-reduktáza je klíčovým enzymem biosyntézy cholesterolu. Její aktivita je řízena represí transkripce (steroly), proteolýzou (cholesterol a žlučové kyseliny) a modifikací enzymu (hormony). Aktivitu enzymu zvyšuje inzulín a thyroxin, naopak snižuje glukagon. Také vysoký přísun cholesterolu v potravě snižuje aktivitu tohoto enzymu.
Reakce probíhá v několika stupních přes aldehydový meziprodukt a začíná nukleofilní acylovou substitucí zahrnující přenos hydridového iontu z NADPH na karbonylovou skupinu thioesteru v HMG-CoA. Následuje odštěpení CoA jako odstupující skupiny a adice druhého hydridového iontu na vzniklý aldehyd. Tím vznikne mevalonát.
Druhá fáze - syntéza izopentenyldifosfátu
Pro přeměnu mevalonátu na izopentenyl-difosfát jsou potřeba dvě reakce - opakovaná fosforylace s následnou dekarboxylací. Druhá fáze tedy zahrnuje 4 reakční kroky. První tři reakční kroky spočívají v postupné fosforylaci za vzniku nejprve mevalonát-5-fosfátu, reakci katalyzuje mevalonátkináza (25), další fosforylaci katalyzuje fosfomevalonátkináza (26) a produktem této fosforylace je mevalonát-5-difosfát a poslední fosforylační reakci katalyzuje kináza (27), přičemž vzniká mevalonát-3-fosfo-5-difosfát. Posledním reakčním krokem je dekarboxylace za současného odštěpení anorganického fosfátu, reakci katalyzuje difosfomevalonátdekarboxyláza (28). Všechny 4 uvedené enzymy jsou rozpustné proteiny obsažené v cytosolu.
Fosforylace mevalonátu - krok 4
Z mevalonátu vznikají aktivní izoprenové jednotky. Nejprve dochází k přenosu terminální fosfátové skupiny z adenozintrifosfátu na koncový hydroxyl mevalonátu, tuto reakci katalyzuje mevalonátkináza a jako kofaktor jsou potřebné ionty hořčíku.
Úkolem tohoto reakčního kroku je vytvořit podmínky pro vznik energeticky bohaté sloučeniny.
Tvorba difosfátu - krok 5
V tomto reakčním kroku dochází k tvorbě mevalonát-difosfátu, přičemž druhá fosfátová skupina se přenáší na již navázaný fosfát v pozici C5. Vzniká makroergická vazba, ale jen mezi fosfátovými skupinami. Důvod, proč se vytváří makroergická difosfátová skupina ve dvou navazujících fosforylačních krocích je čistě regulační. Reakci totiž katalyzují dva různé enzymy a taková regulace je mnohem účinnější, než případný jednostupňový přenos difosfátu z ATP za vzniku AMP.
Vzniklý mevalonát 5-difosfát může být sice výhodným substrátem pro vznik izopentenyl-difosfátu, ale za normálních podmínek by tato reakce neproběhla. Proto musí následovat reakce, která vyvolá potřebné elektronové přeskupení.
Fosforylace bočního hydroxylu - krok 6
Úkolem fosforylace bočního hydroxylu (v pozici C3) je umožnit vytvořit terciární karbokationt. Tento reakční krok umožňuje enzym, který vykazuje dvojí účinek. Jednak funguje jako kináza a současně i jako 5-difosfomevalonátdekarboxyláza. Reakce však neprobíhá v jednom reakčním centru enzymu, obě centra na sebe bezprostředně navazují. Nejprve enzym umožní navázání další fosfátové skupiny na volný hydroxyl, donorem je opět ATP.
Vazba fosfátové skupiny na hydroxylu v pozici C3 je však hodně labilní a prakticky ihned spontánně disociuje za vzniku terciárního karbokationtu. To je důvod, proč tento a následný reakční krok probíhají na jedné molekule enzymu. Rychlost disociace je tak vysoká, že by si meziprodukt (karbokationt) nedokázaly dvě odlišné molekuly enzymu tak rychle předat, aniž by nedošlo k necílené reakci.
Dekarboxylace a vznik dvojné vazby - krok 7
Dekarboxylace je posledním krokem pro vznik izopentenyldifosfátu (IPP), výchozího substrátu pro syntézu skvalenu. Reakci katalyzuje 5-difosfomevalonátdekarboxyláza. Dekarboxylace 5-difosfomevalonátu probíhá obdobným mechanismem, jako dekarboxylace β-oxokyselin (β-ketokyselin).
Tato dekarboxylace je neobvyklá, protože dekarboxylace alifatických a aromatických kyselin neprobíhají snadno a je potřeba určité iniciace. Tou je právě fosforylace hydroxylu na C3. Vzniklý terciární karbokationt totiž vytváří podmínky pro potřebné elektronové přesuny. Kladný náboj na C3 vyvolá přitahování elektronů z karboxylové skupiny, kde je elektronový přetlak. Kladný náboj tedy působí jako akceptor elektronů. Tím se oslabí vazba mezi C1 a C2 a usnadní se odštěpení karboxylu ve formě CO2.
Třetí fáze - syntéza skvalenu
Konverze izopentenyldifosfátu na terpenoidy začíná jeho izomerací na dimethylallyldifosfát (dříve označovaný jako dimethylallylpyrofosfát, DMAPP). Obě pětiuhlíkaté stavební jednotky (IPP a DMAPP) spolu reagují za vzniku geranyldifosfátu (GPP), reakci katalyzuje farnesyldifosfátsyntáza (29). Stejný enzym katalyzuje i následný reakční krok, sloučení GPP s další molekulou IPP za vzniku farnesyldifosfátu (FPP). Farnesyldifosfátsyntáza je enzym cytosolu. Podobně může reakce probíhat dále až k 25 uhlíkaté sloučenině. Terpenoidy s více jak 25 atomy uhlíku v molekule tj, triterpenoidy (C30) a tetraterpenoidy (C40) vznikají dimerací jednotek C15 nebo C20.
Skvalen vzniká reduktivní dimerací farnesyldifosfátu, reakci katalyzuje skvalensyntáza (30). Tento enzym je lokalizován v mikrozomech. Třetí fáze syntézy cholesterolu tedy zahrnuje celkem 3 reakční kroky.
Kondenzace izopentenyldifosfátu na geranyldifosfát - krok 8
Pro tento reakční krok je důležitá izomerace izopentenyldifosfátu (IPP) na dimethylallyldifosfát (DMAPP), při níž dochází k intramolekulárnímu posunu dvojné vazby. Tato reakce je katalyzována izopentenyldifosfátizomerázou (31) a probíhá přes intermediární karbokationt. Protonace dvojné vazby IPP probíhá za spoluúčasti sulfhydrylové skupiny cysteinového zbytku v aktivním centru enzymu. Protonací dvojné vazby vznikne terciární karbokationt, který opětovnou ztrátou protonu přechází na DMAPP. Deprotonace se uskutečňuje díky interakci s karboxylem glutamátového zbytku v aktivním centru enzymu, který v reakci vystupuje jako báze. Aktivní centrum enzymu má podobu hluboké prohlubně, která má za úkol vzniklý vysoce reaktivní karbokationt ukrýt a zabránit tak nežádoucí vedlejší reakci, například s molekulou rozpouštědla nebo s jinými látkami.
Kondenzační reakci IPP a DMAPP vzniká geranyldifosfát (GPP) s 10 atomy uhlíku. Reakci katalyzuje farnesyldifosfátsyntáza, proces vyžaduje přítomnost iontů Mg2+ a klíčovým krokem je nukleofilní substituce, při které dvojná vazba IPP jako nukleofil nahrazuje difosfátovou odstupující skupinu.
Na následujícím obrázku je znázorněn průběh kondenzační reakce allylových substrátů (např. na předchozí tabuli žlutě zvýrazněný DMAPP). Celý průběh lze popsat posloupností 3 kroků - ionizace v důsledku odštěpení difosfátové skupiny, kondenzace izopentenyldifosfátu (IPP) mechanismem hlava ke konci za vzniku karbokationtu a následná eliminace vodíku ve formě protonu za vzniku dvojné vazby.
Významnou roli v regulaci syntézy skvalenu (a tím i cholesterolu) hraje alternativní metabolická dráha, při které se odčerpává významné množství (5% za sytého stavu, až 33% za hladovění) DMAPP. Tato dráha, označovaná jako trans-methylglutakonátový zkrat, vrací DMAPP přes trans-3-methylglutakonát-CoA na HMG-CoA (3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA).
Syntéza farnesyldifosfátu - krok 9
Další kondenzační reakcí se na vzniklý geranyldifosfát naváže další molekula IPP a vznikne farnesyldifosfát. Reakci katalyzuje stejný enzym, jako v reakčním kroku 8, tedy farnesyldifosfátsyntáza.
Syntéza skvalenu - krok 10
Dvě molekuly farnesyldifosfátu kondenzují difosfátovými konci v reakci, při které se nejprve uvolní difosfát (pyrofosfát), vznikne preskvalendifosfát a jeho následnou redukcí s NADPH se uvolní zbylý difosfát. Tím vznikne skvalen.
Na následujícím obrázku je znázorněn předpokládaný mechanismus syntézy skvalenu ze dvou molekul farnesyldifosfátu (A, jedna molekula je pro větší názornost znázorněna modře). Reakci iniciuje nukleofilní skupina Y v aktivním centru enzymu, která atakuje dvojnou vazbu z pozice C3 (modrá molekula). To způsobí koordinovaný přesun elektronu až na C1 druhé molekuly. Důsledkem je odštěpení difosfátu za současného vytvoření kovalentní vazby mezi C2 modré molekuly a C1 černé molekuly. Vodík označený HS se v okamžiku elektronových posunů nachází v blízkosti dvojné vazby, a proto se v okamžiku vytvoření kovalentní vazby dostává prostřednictvím C3 pod vliv nukleofilní skupiny enzymu. To způsobí jeho odštěpení ve formě protonu a vytvoření nové kovalentní vazby mezi C3 modré molekuly a C1 černé molekuly. Vzniklý cyklopropanový kruh (C) je vlivem značného vnitřního pnutí málo stabilní a ihned dochází k dalším elektronovým přesmykům za vzniku cyklobutanového kruhu (D). Poslední fází je redukce pomocí vodíku, který poskytuje NADPH, druhý vodík tohoto koenzymu s sebou odnáší druhá odštěpená difosfátová skupina. Výsledkem celého sledu elektronových přesmyků je skvalen.
Za zmínku stojí skutečnost, že každá z molekul farnesyldifosfátu má v reakci odlišné postavení, což dokumentuje fakt, že dochází k odštěpení vodíku v pozici C1 pouze u jedné molekuly FPP (černá molekula). Oba vodíky v modré molekule své místo během celého procesu nezmění (tento atom uhlíku je pro lepší přehlednost označen hvězdičkou). Potřebný vodík nakonec dodá NADPH.
Čtvrtá fáze - syntéza cholesterolu
Biosyntéza steroidního skeletu začíná selektivní enzymovou epoxidací skvalenu na 2,3-epoxyskvalen s následnou cyklizací doprovázenou mnoha přesmyky až na lanosterol. Z něj pak několika změnami ve steroidním jádře a v postranním řetězci vznikne cholesterol. Celá tato kaskáda následných reakcí zahrnuje celkem 13 reakčních kroků. Pro větší přehlednost je na tabulích v jednotlivých reakčních krocích použito číslování atomů uhlíku odpovídající budoucímu číselnému označení uhlíku v molekule cholesterolu.
Oxidaci skvalenu katalyzuje oxidáza se smíšenou funkcí, skvalenepoxidáza (32). Následující cyklizaci katalyzuje oxidoskvalenlanosterolcykláza (33), která také v rámci cyklizace umožňuje přenos methylových skupin z C14 na C13 a z C8 na C14. Přesmyk dvojné vazby v zymosterolu katalyzuje izomeráza (34), produktem reakce je cholestadienol. Konečnou redukci pak katalyzuje reduktáza (35).
Přeměna skvalenu na lanosterol - krok 11
Pro lepší pochopení způsobu cyklizace molekuly skvalenu je vhodné zapsat vzorec ve formě, která naznačuje souvislost se steroidním jádrem. Aby byla zdůrazněna prostorová orientace cyklických jader a bočních skupin, využívá se s výhodou vzorec znázorněný na následující tabuli vpravo dole. Jednotlivé atomy uhlíku jsou označeny čísly tak, aby bylo číslování shodné se zavedeným číslováním v molekule cholesterolu.
Syntéza skvalenu může probíhat i za anaerobních podmínek. Pokračování syntézy cholesterolu však v tomto reakčním kroku vyžaduje přítomnost molekulárního kyslíku. Cholesterol se tak začal v živém systému objevovat až ve chvíli, kdy se prostředí na Zemi změnilo a v atmosféře se objevil volný kyslík. Je to celkem logické vyústění evolučního vývoje, protože živá buňka v přítomnosti kyslíku začala získávat z přijatých živin mnohem více energie, kterou začala ukládat ve formě mastných kyselin a tuků. Tuky jsou ve vodném prostředí buňky nerozpustné, proto musela buňka zákonitě vyřešit problém smáčení povrchu tukových částic, vytvořit tedy nějaký detergent. Právě cholesterol se ukázal jako sloučenina spojující několik důležitých vlastností umožňujících transport a metabolismus mastných kyselin a tuků.
Hydroxylační reakce hrají zásadní roli v syntéze cholesterolu a také při jeho přeměně na steroidní hormony a žlučové kyseliny. Všechny tyto reakce probíhají za účasti atmosférického kyslíku a NADPH. Pokusy se značeným kyslíkem prokázaly, že kyslík hydroxylu na C3 pochází z molekuly kyslíku a ne z vody, jak by se dalo předpokládat. Jeden atom kyslíku se stává součástí hydroxylu, druhý molekuly vody, přičemž potřebné atomy vodíku dodá právě NADPH. Enzymy katalyzující tyto oxidační reakce se označují jako monooxygenázy (nebo také oxygenázy se smíšenou funkcí).
Molekula skvalenu zaujímá prostorovou strukturu podobnou steroidnímu jádru. Je to dáno především větším počtem dvojných vazeb, které brání volné rotaci. Tím je zajištěno, že molekula skvalenu zaujme v aktivním centru skvalenoxidázy pozici umožňující průběh hydroxylace. Skvalen tedy nejprve podléhá hydroxylaci v pozici C3. Vzápětí dochází k přenosu 2,3-epoxyskvalenu na další enzym - oxidoskavalenlanosterolcyklázu. Tento enzym katalyzuje celou káskádu reakcí postupné cyklizace a také přenos methylových skupin z C14 na C13 a z C8 na C14.
První cyklizace proběhne v důsledku navázání protonu na atom kyslíku, tím dojde k otevření epoxidového kruhu a vznikne terciární karbokationt na C4. Následuje intramolekulární adice C4 na dvojnou vazbu mezi C5 a C10 a vznikne monocyklický karbokationt na C10. Tento kladný náboj vyvolá elektrofilní adici dvojné vazby mezi C8 a C9.
Uzavření druhého cyklu umožní vznik karbokationtu na C8. Ten opět vyvolá další adici dvojné vazby, tentokrát mezi C14 a C13. Uzavře se třetí cyklus za současného vzniku dalšího karbokationtu na C13. Nakonec dojde k přesmyku dvojné vazby mezi C17 a C20 a uzavření čtvrtého cyklu. Produktem této čtvrté cyklizace je prosterylový kationt. Kladný náboj na C20 způsobí hydridový posun z C17 na C20.
Zatímco všechny předcházející přesuny kladného náboje vedly ke vzniku stabilnějšího karbokationtu, při hydridovém posunu z C17 na C20 se paradoxně vytváří méně stálý karbokationt s kladným nábojem na C17. Tím, že současně vznikne na C20 konfigurace R se vytvoří příznivé prostorové uspořádání pro následný hydridový posun z C13 na C17. Po prvním hydridovém posunu se tedy kladný náboj přesune na C17 (vznikne méně stabilní karbokationt) a to vyvolá druhý hydridový posun z C13 na C17. Tím se kladný náboj přesune na C13 za vzniku stabilnějšího karbokationtu a to umožní přesun methylové skupiny z C14 na C13. Kladný náboj se přesune na C14.
Tímto přesunem se vytvoří podmínky pro přesun další methylové skupiny, tentokrát z pozice C8 na C14. Kladný náboj se posune na C8 a začne uplatňovat svůj vliv na vazbu mezi C9 a vodíkem. V té chvíli se uplatní vliv nukleofilní skupiny v aktivním centru enzymu, která způsobí uvolnění vodíku z pozice C9 ve formě protonu. Výsledkem tohoto procesu je vznik dvojné vazby mezi C8 a C9. Výsledným produktem celé kaskády těchto cyklizačních reakcí a následných migrací methylových skupin je lanosterol.
Celá kaskáda těchto reakcí zahrnuje selektivní enzymovou epoxidaci skvalenu následovanou kysele katalyzovanou cyklizací umožňující vznik 4 cyklů, vytvoření 6 vazeb C-C a uskutečnění série přesmyků. Vše proběhne v jednom reakčním kroku a jen díky tomu, že se molekula skvalenu uloží do aktivního centra enzymu tak, že dvojné vazby navzájem zaujmou polohu umožňující průběh následných elektrofilních adicí. Během celého procesu vzniká několik karbokationtových intermediátů.
Oxidace methylové skupiny - krok 12
Další reakční kroky se odehrávají na membráně endoplazmatiského retikula. Dochází ke změnám ve steroidním jádře a v postranním řetězci. 14-desmethyllanosterol vzniká po oxidaci methylové skupiny na C14 a po odštěpení CO2. Reakci katalyzuje oxidáza a jako koenzym využívá NADPH. Je nutná přítomnost atmosférického kyslíku. Ve skutečnosti se neuvolňuje oxid uhličitý, ale aktivní formiát (proto přítomnost NADPH).
Odštěpení dalších methylových skupin - krok 13
Další methylové skupiny jsou odstraněny podobnou oxidací na C4. Vzniká zymosterol. V tomto kroku musí být opět přítomný atmosférický kyslík, jako koenzymy vystupují jak NADPH, tak i NAD a uhlíky z obou methylových skupin jsou převedeny na oxid uhličitý.
První přesmyk dvojné vazby - krok 14
Následuje přesmyk dvojné vazby z pozice mezi uhlíky 8 a 9 do pozice mezi uhlíky 8 a 7. Vzniká cholestadienol. Reakci katalyzuje izomeráza.
Druhý přesmyk dvojné vazby - krok 15
Druhý přesmyk dvojné vazby do pozice mezi uhlíky 5 a 6 znamená vytvoření desmosterolu. Tento přesmyk dvojné vazby vyžaduje přítomnost NADPH, i když z reakce nakonec vychází beze změny. Působí jako donor vodíků pro C7 a C8, vzápětí se na koenzym ale navážou vodíky z C5 a C6.
Redukce dvojné vazby v bočním řetězci - krok 16
Poslední reakcí je redukce dvojné vazby v postranním řetězci. Pro objektivnost informace je nutné podotknout, že tato redukce dvojné vazby nemusí nutně proběhnout jako závěrečný reakční krok, ale je možné, že může proběhnout před některým z předchozích reakčních kroků. Tuto redukci katalyzuje Δ24 reduktáza a opět vyžaduje přítomnost koenzymu NADPH jako donora vodíků.
Je vysoce pravděpodobné, že všech posledních 13 reakčních kroků, tedy od epoxyskvalenu po cholesterol, probíhají na stejném proteinovém systému. Tento proteinový systém se označuje jako proteinový nosič skvalenu a sterolu a jeho hlavní funkcí by mělo být zajištění rozpustnosti nerozpustných lipidů ve vodném prostředí buňky. Byl také vyslovený předpoklad, že stejný proteinový nosič je odpovědný za přeměnu cholesterolu na steroidní hormony a žlučové kyseliny a zřejmě se aktivně spolupodílí na tvorbě membrán a lipoproteinových částic. Uvedený protein by mohl být nějakým způsobem v souvislosti s působením receptoru objeveného Brownem a Goldsteinem.
Související články
Struktura a funkce lipidů - biochemie
Odkazy
Při zpracovávání textů a grafické stránky článků byly využity podklady z odborné literatury a internetu. Převzaté obrázky byly graficky upraveny pro potřeby tohoto webu. Kreslené obrázky podléhají autorským právům. Seznam použité literatury naleznete zde.