지난시간에 지방조직에서 분해된 지방이 지방산과 Glycerol로 나뉘어져 혈관으로 들어가서 fatty acid는 에너지를 필요로 하는 세포로 들어가서 미토콘드리아에서 분해되어 acetyl CoA가 되어 TCA cycle을 통해 ATP를 만들수 있다고 했습니다.

오늘은 역으로 에너지가 충분할때..fatty acid를 어떻게 만드는지 알아볼겁니다. ATP가 충분하고..ATP를 필요로 하는 움직임도 없는 상태에서 음식물을 섭취하거나 한다면 몸은 이놈을 Fat 형태로 에너지를 보존할려구 할겁니다. 아..내 배에 지방이~~나이에 비례해 쌓이는건? 운동량이 부족해서?

앞시간에 말했듯이 지방산의 분해와 합성의 화학적 반응은 정확히 역반응입니다. 하지만 관련된 효소나 electron source등은 완전히 달라 생화학적으로는 역반응이 아닙니다.

지난시간 분해과정의 마지막 산물이 뭐였는지 기억나죠?

Acetyl CoA입니다. 그래서 합성은 Acetyl CoA에서 시작합니다.

가장 첫번째 반응은 2개의 acetyl CoA의 축합반응입니다. Acetyl CoA는 2개의 탄소를 지니죠..그래서 두놈이 축합해서 만들어지는건 탄소 4개짜리 물질입니다. 근데..두개의 Acetyl CoA가 그냥 축합할순 없습니다. 한개의 Acetyl CoA와 한개의 Malonyl CoA가 축합할수 있습니다. 그래서 축합 이전에 Acetyl CoA한분자가 Malonyl CoA로 바뀌는 과정이 필요합니다.

ATP한분자가 소비되고 한분자의 HCO3형태의 CO2분자가 들어가 탄소3개짜리의 Malonyl CoA가 될수 있습니다. 근데..여기서 Acetyl CoA와 Malonyl CoA가 바로 축합할수 있느냐..그것도 아닙니다. Acyl Carrier Protein이라는 ACP의 도움이 필요합니다. 이 ACP는 Coenzyme A(CoA)와 유사한 방법으로 Acyl과 결합할수 있습니다. 그래서 Acetyl ACP 와 Malonyl ACP로 먼저 바뀝니다. 이 반응은 Transacylase라는 효소가 도와줍니다.

그런다음 이 두 Acetyl ACP와 Malonyl CoA가 축합이 될수 있습니다. 그럼 전체 반응을 볼까요..

뭐 자세한 설명은 생략하겠습니다. 분해의 역화학반응으로..즉 축합, reduction, dehydration, reduction의 순으로 합성과정은 이뤄집니다. Acetyl CoA는 2개 탄소, malonyl CoA는 3개의 탄소를 지니죠..하지만 처음 축합반응때 1개의 CO2가 빠져나와..결국 최종 생성물은 Butyryl ACP는 4개의 탄소를 지닙니다. 이 Butyryl ACP는 다시 첨으로 가서 Malonyl ACP와 만나 또 축합반응을통해 이번엔 탄소 6개 짜리의 Acyl ACP를 만들수 있고..이놈은 또 위로 가서 축합, 축합~~과정을 거칩니다. 지난 시간 말했든 C16짜리 Palmitate라는 놈이 흔한 지방산인데..이놈을 만들려면~~산수 해보세요~~7번 돌아야 되죠~~

앞여러번 이야기 했듯 Reduction과정에선 Dehydrogenase 효소가 관여하고 이때 필요한 전자는 NADPH라는 물질이 관여합니다. 지금까지 NADH라는 물질이 전자전달에 관여하여 ATP생성에 이용된다고 했죠..이 NADPH역시 거의 동일한 물질이지만 Phosphate그룹을 하나 더 가진것입니다. 이놈은 주로 생합성시에 전자의 donor로써 이용됩니다. Fatty Acid 합성에도 이 NADPH가 특별히 사용됩니다. Palmitate만들려면 7번 돌아야 되니까..총 17개의 NADPH가 필요합니다.

그럼 이 NADPH가 전자를 주고 나면 NADP+가 되는데..이놈은 어떻게 다시 NADPH로 환원될수 있을까요?

2가지의 NADPH source가 있습니다. 하나는 pentose phosphate pathway이고 다른 하나는 citrate malate shuttle입니다.

먼저 pentose phosphate pathway부터 볼까요?

Glucose 6-phosphate가 Glucose로 부터 첨에 만들어지죠? 기억나십니까? 이 G6P은 여러 운명을 지닙니다. Glycogen으로 저장될수도 있고 Glycolysis를 거쳐 Pyruvate가 될수도 있고..다시 Glucose로도 바뀔수 있죠..여기에 하나더~~

Pentose phosphate pathway로도 들어갈수 있습니다. G6P는 6개의 탄소를 지니는데..CO2한분자가 떨어져 나가서 5개의 탄소인 Ribulose 5-phosphate로 바뀌는 과정이라 하여 pentose phosphate pathway라 합니다. 그럼 과정을 함 볼까요.

보시는 바와 같이 이 Pathway동안 두번의 산화 과정이 있는데..이때 나오는 전자가 NADP+를 NADPH로 만듭니다. 이것이 생체내에서 NADPH를 만드는 가장 중요한 Source입니다.

이렇게 해서 나온 Ribulose 5phosphate는 어케 될까요? 이놈은 Ribose 5-phosphate로 변할수 있는데 이놈은 다른 Carbohydrate물질들과 작용에 작용을 해서 또 Fructose 6-phosphate로 바뀔수 있습니다. 아시겠지만..이 놈은 다시 Glucose 6-phosphate로도 변할수 있죠..Cycle될수 있다는 이야기 입니다. 또 몇시간뒤에 설명하겠지만 Ribose 5-phosphate는 Nucleic acid인 ATP, GTP, UTP, CTP를 만드는 전구물질(precursor)이 되기도 합니다.

또 다른 NADPH의 source는 citrate-malate shuttle인데..이놈은...지방산 합성과 관련이 있는 놈입니다. 지방산 합성은 cytosol에서 일어납니다. 근데..Acetyl CoA의 주 거주지는 미토콘드리아 입니다. 그래서 Acetyl CoA를 Cytosol로 운반하는 기작이 필요한데 그게 citrate-malate shuttle입니다.

미토콘드리아에서 acetyl CoA가 나올려면 OAA와 만나 citrate가 된후 citrate형태로 cytosol로 나오는데..cytosol에 나온 citrate는 산화되어 pyruvate로 변합니다. 이때 NADPH한분자가 형성됩니다.

한가지 이 shuttle은 조절 기작도 지닙니다. cytosol에 나온 citrate는 Acetyl CoA carboxylase를 allosterically 활성화 시킵니다. 즉 citrate가 cytosol로 나왔다는 말은 지방산 합성 준비가 됐다는 뜻으로 Acetyl CoA를 활성화 시켜 지방산 합성시작을 활성화 시킵니다 Acetyl CoA carboxylase는 Acetyl CoA를 Malonyl CoA로 바꾸는 지방산 합성의 가장 첫번째 반응을 도와 주는 효소입니다.