La synthèse des acides gras commence à partir de l'acétyl coenzyme A et correspond à peu près au chemin inverse de leur dégradation ; dans la synthèse des acides gras, une série de fragments de bicarbonate sont ajoutés à l'acétyl coenzyme A de départ.
La synthèse des acides gras est totalement cytoplasmique (c'est-à-dire que les enzymes qui catalysent cette synthèse se trouvent dans le cytoplasme). L'acétyl coenzyme A utilisée dans le cytoplasme pour la synthèse des acides gras est d'origine mitochondriale : une petite partie est transportée à travers la carnitine, par l'action de deux enzymes acyl transférase (une cytoplasmique et une mitochondriale) et une enzyme translocase. la coenzyme A d'origine mitochondriale est obtenue par une voie spécialisée : la citrate lyase (le nom dérive de la première enzyme de cette voie).
L'acétyl coenzyme A présente dans les mitochondries dérive de la glycolyse après l'action de la pyruvate déshydrogénase ; L'acétyl coenzyme A subit l'action de l'enzyme citrate synthase : cette enzyme catalyse la formation de citrate par réaction de l'acétyl coenzyme A avec l'oxaloacétate.Si le cycle de krebs est capable de répondre aux besoins énergétiques, une partie du citrate (la quantité inutile pour le cycle de krebs) peut quitter les mitochondries et atteindre le cytoplasme, où l'enzyme citrate lyase, dépensant de l'énergie, la reconvertit en acétyl coenzyme A et l'oxaloacétate.De cette façon, il est possible d'avoir de l'acétyl coenzyme A disponible dans le cytoplasme, mais l'oxaloacétate qui se forme doit être renvoyé dans les mitochondries afin d'être à nouveau disponible pour l'enzyme citrate synthase.
L'oxaloacétate est ensuite transformé en malate par l'action de l'enzyme malate déshydrogénase cytoplasmique (un NADH cytoplasmique est dépensé) : le malate est un métabolite perméable et peut rentrer dans les mitochondries où, sous l'action de l'enzyme mitochondriale malate déshydrogénase, il se reconvertit en oxaloacétate (un NADH est également obtenu) ; le patient cytoplasmique peut, en variante, subir l'action de l'enzyme malique, qui effectue une décarboxylation et une déshydrogénation, pour se transformer en pyruvate. L'enzyme malique agit sur le NADP+ (il est similaire au nicotinamide adenindinucléotide mais, contrairement à celui-ci, il possède un groupe phosphorique sur le deuxième groupe hydroxyle sur l'une des deux unités ribose) donc dans le passage du malate au pyruvate, du NADPH est produit ( qui est utilisé en biosynthèse) Le pyruvate pénètre ensuite dans les mitochondries où il est transformé en oxaloacétate par l'action de la pyruvate carboxylase ou en acétyl coenzyme A par l'intermédiaire de la pyruvate déshydrogénase.
Voyons un exemple : huit molécules d'acétyl coenzyme A sont nécessaires pour synthétiser l'acide palmitique (chaîne à seize atomes de carbone) mais une seule d'entre elles est utilisée en tant que telle : sept molécules d'acétyl coenzyme A sont transformées en malonyl coenzyme A par l'enzyme " acétyl coenzyme A carboxylase (cette enzyme utilise une molécule de CO2 et a la biotine comme cofacteur).
L'enzyme acétyl coenzyme A carboxylase peut exister sous une forme dispersée presque inactive et une forme agrégée active (une vingtaine d'unités) ; le passage de la forme dispersée à la forme agrégée se produit lorsque dans le cytoplasme il y a une « forte concentration de citrate : le citrate est un modulateur positif de l'enzyme acétyl coenzyme A carboxylase.
L'enzyme acétyl coenzyme A carboxylase possède d'autres modulateurs positifs (insuline) et négatifs (glucagon, adrénaline et acyl coenzyme A).
Nous analyserons la synthèse des acides gras chez la bactérie escherichia coli chez laquelle cette synthèse s'effectue par l'action de sept protéines distinctes ; dans les cellules eucaryotes, le mécanisme par lequel s'effectue la synthèse des acides gras est similaire à celui des bactéries mais, chez les eucaryotes, les sept enzymes responsables de la synthèse sont regroupées en deux complexes multienzymatiques A et B.
Chez les bactéries, sept gènes distincts codent pour :
- ACP (protéine porteuse d'acyle);
- ACP-acétyl transacétylase;
- ACP.malonyl transacétylase;
- β-céto-acyl-ACP synthase (enzyme de condensation);
- -céto-acyl-ACP réductase;
- la D-β-hydroxy-acyl déshydratase;
- enoil-ACP rédigé.
Chez les eucaryotes, deux gènes codent pour :
Sous-unité A
ACP ;
Enzyme de condensation
-céto-acyl-ACP réductase.
Sous-unité B
ACP-acétyl transacétylase;
ACP-malonyl transacétylase;
la D-β-hydroxy-acyl déshydratase;
enoil-ACP rédigé.
Les sept protéines d'Escherichia coli sont disposées de telle sorte qu'il y en a une centrale (l'ACP) et les six autres autour.
Deux groupements sulfhydryle sont impliqués dans son action enzymatique : l'un appartenant à une cystéine et l'autre appartenant au bras long d'une phosphopantheteine ; L'ACP se fixe sur le substrat qui, par l'intermédiaire du bras phosphopanthéine, est mis en contact avec les autres enzymes qui sont ainsi capables d'exercer leur action enzymatique.
L'acétyl coenzyme A (au moyen de l'ACP acétyl transacylase) se lie à l'ACP-enzyme (plus précisément au soufre de la cystéine formant le dérivé cystéyle) et la coenzyme A est libérée ; l'ACP-malonyl transacylase intervient alors qui catalyse l'attaque de malonyl sur la phosphopanthéine (également dans ce processus, la coenzyme A qui était initialement liée au malonyl est libérée).
L'étape suivante fait intervenir la β-céto-acyl ACP synthase qui est une enzyme de condensation : elle permet la fusion entre les deux squelettes ; le malonyle est facilement décarboxylé et un carbonyle du dérivé acétylé de la cystéine se forme : la cystéine est libérée et un dérivé β-céto (acétyl acétyl) phosphopantéthine se forme.
Par la suite, intervient l'-céto-acyl-ACP réductase qui réduit encore le carbonyle en ACP-enzyme (un hydroxyde est formé par le NADPH qui est réduit en NADP+).
Or, la 3-hydroxy-acyl ACP déshydratase agit (une déshydratation se produit) ce qui conduit à la formation d'un système insaturé (alcène).
Le processus suivant fait intervenir l'énoyl-ACP-réductase (il effectue une hydrogénation : l'alcane se forme et le NADPH est réduit en NADP+).
La dernière phase concerne la conversion du produit acyle obtenu du premier cycle en un composé capable d'amorcer un deuxième cycle : l'enzyme transacylase transfère l'acyle sur la cystéine, laissant libre le site de la pantéthine qui sera désormais disposée à lier un autre malonyle.
En β-oxydation, une molécule de FAD est utilisée pour obtenir le métabolite α-β insaturé trans énoyl coenzyme A par déshydrogénation ; dans la synthèse des acides gras, à la place, une molécule de NADPH est utilisée pour provoquer la réaction opposée.
Habituellement, des acides gras à seize atomes de carbone sont synthétisés, mais des acides gras à dix-huit, vingt ou vingt-deux atomes de carbone peuvent également être produits ; les acides gras sont ensuite estérifiés pour former des triglycérides avec du glycérol activé (c'est-à-dire du glycérol 3-phosphate). Ce dernier peut être obtenu à partir de dihydroxy acétone phosphate par action de l'enzyme glycérol phosphate déshydrogénase ou du glycérol via l'enzyme glycérol kinase.
Les acides gras synthétisés doivent être envoyés au tissu adipeux ; ils sont transportés dans la circulation sanguine sous forme de triglycérides ou, en partie en tant que tels, à l'aide d'une protéine transporteuse qui est l'albumine.
