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Desaturasa de ácidos grasos

Las desaturasas de ácidos grasos (también llamadas insaturasas) son una familia de enzimas que convierten los ácidos grasos saturados en ácidos grasos insaturados y ácidos grasos poliinsaturados . Para los ácidos grasos comunes de la variedad C18, las desaturasas convierten el ácido esteárico en ácido oleico . Otras desaturasas convierten el ácido oleico en ácido linolénico , que es el precursor del ácido alfa-linolénico , el ácido gamma-linolénico y el ácido eicosatrienoico . [1]

Se reconocen dos subgrupos de desaturasas:

Por ejemplo, la desaturación Δ6 introduce un doble enlace entre los carbonos 6 y 7 del ácido linoleico (LA C 18 H 32 O 2 ; 18:2-n6) y el ácido α-linolénico (ALA: C 18 H 30 O 2 ; 18:3 -n3), creando ácido γ -linolénico (GLA: C 18 H 30 O 2 ,18:3-n6) y ácido estearidónico (SDA: C 18 H 28 O 2 ; 18:4-n3) respectivamente. [2]

En la biosíntesis de ácidos grasos esenciales , una elongasa se alterna con varias desaturasas (por ejemplo, Δ6-desaturasa), inserta repetidamente un grupo etilo y luego forma un doble enlace.

Mecanismo y función

Las desaturasas tienen sitios activos de hierro que recuerdan a la metano monooxigenasa . Estas enzimas dependen del O2 , lo que coincide con su función de hidroxilación o deshidrogenación oxidativa. [3]

Las desaturasas producen ácidos grasos insaturados. Los ácidos grasos insaturados ayudan a mantener la estructura y función de las membranas . Los ácidos grasos altamente insaturados ( HUFA ) se incorporan a los fosfolípidos y participan en la señalización celular . [4]

Los ácidos grasos insaturados y sus grasas derivadas aumentan la fluidez de las membranas . [5]

Papel en el metabolismo humano.

La desaturasa de ácidos grasos aparece en todos los organismos: por ejemplo, bacterias, hongos, plantas, animales y humanos. [6] En los seres humanos se producen cuatro desaturasas: Δ9-desaturasa , Δ6-desaturasa , Δ5-desaturasa y Δ4-desaturasa. [4]

La Δ9-desaturasa, también conocida como estearoil-CoA desaturasa-1 , se utiliza para sintetizar ácido oleico , un componente monoinsaturado y ubicuo de todas las células del cuerpo humano, y el principal ácido graso de los triglicéridos adiposos de los mamíferos , y también se utiliza para fosfolípidos y Síntesis de ésteres de colesterilo . [4] La Δ9-desaturasa produce ácido oleico (C 18 H 34 O 2 ; 18:1-n9) al desaturar el ácido esteárico (SA: C 18 H 36 O 2 ; 18:0), un ácido graso saturado sintetizado en el cuerpo a partir de ácido palmítico (PA: C 16 H 32 O 2 ; 16:0) o se ingiere directamente.

Las Δ6 y Δ5 desaturasas son necesarias para la síntesis de ácidos grasos altamente insaturados como los ácidos eicosopentaenoico y docosahexaenoico (sintetizados a partir del ácido α-linolénico ); ácido araquidónico y ácido adrénico (sintetizados a partir de ácido linoleico ). Este es un proceso de múltiples etapas que requiere acciones sucesivas por parte de las enzimas elongasa y desaturasa. Los genes que codifican la producción de Δ6 y Δ5 desaturasa se han localizado en el cromosoma 11 humano . [7]

La síntesis de LC-PUFA en humanos y muchos otros eucariotas comienza con:

* Ácido linoleico (LA: C 18 H 32 O 2 ; 18:2-n6) → Δ6-desaturación → ácido γ -linolénico (GLA: C 18 H 30 O 2 ; 18:3-n6) → elongasa específica de Δ6 ( introduciendo dos carbonos) → ácido dihomo-gamma-linolénico DGLA: C 20 H 34 O 2 ; 20:3-n6) → Δ5-desaturasa → ácido araquidónico (AA: C 20 H 32 O 2 ; 20:4-n6) → también endocannabinoides.

* Ácido α-linolénico (ALA: C 18 H 30 O 2 ; 18:3-n3) → Δ6-desaturación → ácido estearidónico (SDA: C 18 H 28 O 2 ; 18:4-n3) y/o → Δ6- elongasa específica → ácido eicosatetraenoico (ETA: C 20 H 32 O 2 ; 20:4-n3) → Δ5-desaturasa → ácido eicosapentaenoico (EPA: C 20 H 30 O 2 ; 20:5-n3).

Mediante una Δ17-desaturasa, el ácido gamma-linolénico (GLA: C 18 H 30 O 2 ; 18:3-n6) se puede convertir aún más en ácido estearidónico (SDA: C 18 H 28 O 2 ; 18:4-n3), ácido dihomo-gamma-linolénico (DHGLA/DGLA: C 20 H 34 O 2 ; 20:3-n6) al ácido eicosatetraenoico (ETA: C 20 H 32 O 2 ; 20:4-n3; ácido araquidónico omega-3) [ 8] y ácido araquidónico (AA: C 20 H 32 O 2 ; 20:4-n6) a ácido eicosapentaenoico (EPA: C 20 H 30 O 2 ; 20:5-n3), respectivamente. [2]

* La anandamida (AEA: C 22 H 37 NO 2 ; 20:4, n-6) es una N -aciletanolamina resultante de la condensación formal del grupo carboxilo del ácido araquidónico (AA: C 20 H 32 O 2 ; 20:4 -n6) con el grupo amino de la etanolamina (C 2 H 7 NO ), se unen preferentemente a los receptores CB1 . [10]

* El 2-araquidonoilglicerol (2-AG: C 23 H 38 O 4 ; 20:4-n6) es un agonista endógeno de los receptores cannabinoides (CB1 y CB2) y el ligando fisiológico del receptor cannabinoide CB2 . [11] Es un éster formado a partir del ácido omega-6-araquidónico (AA: C 20 H 32 O 2 ; 20:4-n6) y glicerol (C 3 H 8 O 3 ). [12]

Los vertebrados no pueden sintetizar ácidos grasos poliinsaturados porque no tienen las desaturasas de ácidos grasos necesarias para "convertir el ácido oleico (18:1 n -9) en ácido linoleico (18:2 n -6) y ácido α-linolénico (18: 3n - 3)". [7] El ácido linoleico (LA) y el ácido α-linolénico (ALA) son esenciales para la salud y el desarrollo humanos y, por lo tanto, deben consumirse en la dieta, como 15 ml de aceite de semilla de cáñamo o 33 gramos de proteína de semilla de cáñamo al día. día, [13] puede proporcionar todas las proteínas , ácidos grasos esenciales y fibra dietética necesarias para la supervivencia humana durante un día, [14] ya que se ha descubierto que su ausencia es responsable del desarrollo de una amplia gama de enfermedades como trastornos metabólicos , [15] trastornos cardiovasculares , procesos inflamatorios , infecciones virales , ciertos tipos de cáncer y trastornos autoinmunes . [dieciséis]

Las desaturasas de ácidos grasos humanos incluyen: DEGS1; GRADOS2 ; FADS1 ; FADS2 ; FADS3; FADS6 ; SCD4; SCD5

Clasificación

Las Δ-desaturasas están representadas por dos familias distintas que no parecen estar relacionadas evolutivamente.

La familia 1 incluye estearoil-CoA desaturasa-1 (SCD) ( EC 1.14.19.1). [17]

La Familia 2 está compuesta por:

Acil-CoA deshidrogenasas

Las acil-CoA deshidrogenasas son enzimas que catalizan la formación de un doble enlace entre C2 (α) y C3 (β) de los sustratos del tioéster de acil-CoA . [20] El dinucleótido de flavina adenina (FAD) es un cofactor necesario.

Ver también

N- aciletanolamina (NAE)

Referencias

  1. ^ Jiao J, Zhang Y (mayo de 2013). "Biosíntesis transgénica de ácidos grasos poliinsaturados: un enfoque de ingeniería bioquímica sostenible para producir ácidos grasos esenciales en plantas y animales". Reseñas químicas . 113 (5): 3799–3814. doi :10.1021/cr300007p. PMID  23421688.
  2. ^ ab Abedi E, Sahari MA (septiembre de 2014). "Fuentes de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga y evaluación de sus propiedades nutricionales y funcionales". Ciencia de los alimentos y nutrición . 2 (5): 443–463. doi :10.1002/fsn3.121. PMC 4237475 . PMID  25473503. 
  3. ^ Wallar BJ, Lipscomb JD (noviembre de 1996). "Activación de dioxígeno por enzimas que contienen grupos de hierro binucleares no hemo". Reseñas químicas . 96 (7): 2625–2658. doi :10.1021/cr9500489. PMID  11848839.
  4. ^ abc Nakamura MT, Nara TY (2004). "Estructura, función y regulación dietética de las desaturasas Δ6, Δ5 y Δ9". Revista Anual de Nutrición . 24 : 345–376. doi :10.1146/annurev.nutr.24.121803.063211. PMID  15189125.
  5. ^ Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). "La fluidez de una bicapa lipídica depende de su composición". Biología molecular de la célula (4ª ed.). Nueva York: Garland Science. pag. 588.ISBN​ 978-0-8153-3218-3.
  6. ^ Los DA, Murata N (octubre de 1998). "Estructura y expresión de desaturasas de ácidos grasos". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Lípidos y metabolismo de los lípidos . 1394 (1): 3–15. doi :10.1016/S0005-2760(98)00091-5. PMID  9767077.
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  10. ^ "Anandamida". PubChem . Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU . Consultado el 28 de noviembre de 2022 .
  11. ^ Sugiura T, Kondo S, Kishimoto S, Miyashita T, Nakane S, Kodaka T, et al. (Enero de 2000). "Evidencia de que el 2-araquidonoilglicerol, pero no la N-palmitoiletanolamina o la anandamida, es el ligando fisiológico del receptor cannabinoide CB2. Comparación de las actividades agonistas de varios ligandos del receptor cannabinoide en células HL-60". La Revista de Química Biológica . 275 (1): 605–612. doi : 10.1074/jbc.275.1.605 . PMID  10617657.
  12. ^ "2-araquidonoilglicerol". PubChem . Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU . Consultado el 28 de noviembre de 2022 .
  13. ^ Galasso I, Russo R, Mapelli S, Ponzoni E, Brambilla IM, Battelli G, Reggiani R (20 de mayo de 2016). "Variabilidad en los rasgos de las semillas en una colección de genotipos de Cannabis sativa L.". Fronteras en la ciencia vegetal . 7 : 688. doi : 10.3389/fpls.2016.00688 . PMC 4873519 . PMID  27242881. 
  14. ^ "Proteína de semilla de cáñamo". Innvista . Consultado el 28 de noviembre de 2022 .
  15. ^ Charytoniuk T, Zywno H, Berk K, Bzdega W, Kolakowski A, Chabowski A, Konstantynowicz-Nowicka K (marzo de 2022). "El sistema endocannabinoide y la actividad física: un dúo sólido en el nuevo enfoque terapéutico contra los trastornos metabólicos". Revista Internacional de Ciencias Moleculares . 23 (6): 3083. doi : 10.3390/ijms23063083 . PMC 8948925 . PMID  35328503. 
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  19. ^ Wada H, Gombos Z, Murata N (septiembre de 1990). "Mejora de la tolerancia al frío de una cianobacteria mediante manipulación genética de la desaturación de ácidos grasos". Naturaleza . 347 (6289): 200–3. Código Bib :1990Natur.347..200W. doi :10.1038/347200a0. PMID  2118597. S2CID  4326551.
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