Biochemia żywności – wd. 4 – 26.10.2009r
GLUKOZA
GLIKOLIZA
GLUKONEOGENEZA
Pirogronian
Mleczan
Alanina
Acetyl-CoA
Szczawiooctan
`
Synteza KT
Cykl Krebsa
Ketogeneza
W obecności inuliny w wątrobie glukoza indukuje ekspresję genów:
· Transporterów glukozy
· Kluczowych enzymów w glikolizy, np. Kinazy pirogronianowej
· Kluczowych enzymów syntezy kwasów tłuszczowych, np. Karboksylazy acetylo-CoA i syntazy KT
I hamuje ekspresję genów enzymów glukoneogenezy – np. Karboksykinazy fosfoenolopirogroninanowej
Na diecie beztłuszczowej lub niskotłuszczowej – wysokowęglowodanowej:
· indukcja ekspresji genów i wysoka aktywność enzymów glikolizy i syntezy KT,
· Zahamowana synteza enzymy glukoneogenezy.
Przypuszczalnie metabolity glukozy pośredniczące w jej wpływie na ekspresję genów powstają pod wpływem glukokinazy lub heksokinazy oraz w cyklu pentozo fosforanowym:
· Glukozo – 6 – fosforan
· Ksylulozo – 5 – fosforan
Odcinek DNA w promotorach genów odpowiadający na glukozę:
Glucose – insulin response element – GIRE lub carbohydrate response element – ChoRE
· Białka wiążące odpowiadające za glukozę - GIREBP i ChREBP,
· Inne czynniki transkrypcyjne podlegające działaniu glukozy 0- Sp, Pdx
Mechanizm regulacji ekspresji genów przez glukozę i cAMP w hepatocytach:
· cAMP i AMPK uaktywniają kinazę fosforylujacą CHERBP,
· CHERBP ufosforylowany – nieaktywny znajduje się w cytosolu,
· Uaktywnienie fosfatazy przez ksylulozo–5–fosforan i defosforylacja CHERBP w miejscu P1 umożliwiająca jego przemieszczenie się do jądra
· W jądrze glukoza uaktywnia następująca fosfatazę, która defosforyluje miejsce P3 uniemożliwiając wiązanie CHERBP z CHRE w promotorze docelowego genu i indukuje transkrypcję.
Mechanizm wpływu glukozy na ekspresję genu insuliny.
· Czynnik PDX 1 bierze udział w indukcji ekspresji genu insuliny,
· Wzrost stężenia wewnątrz komórki beta powoduje fosforylację PDX i przemieszczenie z cytoplazmy do jądra,
· Podobnie działają inne składniki pokarmowe stymulujące wydzielanie insuliny (fruktoza, ksylitom, pirogronian)
· Mutacje PDX 1 są przyczyną cukrzycy wieku młodzieńczego, a także przyczyniają się do rozwoju cukrzycy typu II – fenotyp zależy od rodzaju mutacji
· Transdukcja hepatocytów adenowirusem z wektorem PDX 1 reaktywuje uśpiony gen insuliny.
· Glukoza zwiększa wiązanie rodziny czynników transkrypcyjnych SP do promotora syntazy KT, leptyny i liazy cytrynianowej,
· Czynniki SP są regulowane bezpośrednio przez glukozę - ulegają glikozylacji,
· Glikozylizacja chroni białka SP przed degradacją – w niedożywieniu niedostatecznie związanie z glukoza powoduje, ze są degradowane.
Mechanizmy indukcji genów przez węglowodany – podsumowanie:
Uaktywnieniu czynników transkrypcyjnych przez:
Kinaza aktywowana prze AMP (AMPK) – jej aktywność wzrasta wraz z poziomem AMP, czyli obniżeniem poziomu ATP.
AMPK działa jak „key metabolic master switch” fosforyzując białka zaangażowane w odpowiedz metabolizmu na zmiany w ładunku energetycznym komórek.
AMPK – enzym aktywny w nieżywieniu komórki, hamowany przez zapasy energii i substratów energetycznych.
· Negatywnym regulatorem allosterycznym AMPK jest fosfokreatyna,
· AMPK ma domenę wiążącą glikogen – wysoki poziom glikogenu w mięśniach obniża aktywność AMPK
· AMPK jest aktywowana przez fosforylację i AMP,
· AMP jest regulatorem allosterycznym AMPK, a także zabezpiecza AMPK przed de fosforylacją bardzo duża czułość aktywności AMPK na działające AMP – mała zmiana w stężeniu AMP w znacznym stopniu zwiększa aktywność AMPK.
AMPK hamuje procesy zużywające energię, pobudza dostarczanie energii.
Kinaza aktywowana przez AMP (AMPK)
Mięsień sercowy:
· utlenienie KT,
· wychwyt glukozy,
· Glikoliza
Tkanka tłuszczowa:
· synteza KT,
· lipoliza
Hepatocyty:
· Synteza KT, synteza cholesterolu
Komórki Beta trzustki:
· wydzielanie insuliny
Mięsnie szkieletowe:
· utlenianie KT
· Wychwyt glukozy
AMPK
Stymuluję:
· 6-fosfofrukto-2-kinaza
· Transportery glukozy GLUT1 i GLUT4
· Acylotransferaza karnitynowa
Hamuje:
· Synteza KT
· Karboksylaza malonowo – CoA
· Syntaza glikogenu
· Lipaza hormonozależna
· Redukcja hydroksymetloglutarylo-CoA
· mTOR
· eEF2
Rola AMPK w centralnej – podwzgórzowej – regulacji bilansu energii
Podwzgórze
Wzrost spożycia pokarmu, obniżenie wydatku energetycznego
(tekst na czerwonym tle, nie dałem rady rozczytać)
GRELINA àAMPK àNPY
LEPTYNA àAMPK àNPY
KWASY TŁUSZCZOWE, STEROLE I ICH POCHODNE
JAKO REGULATORY EKSPRESJI GENÓW
Metabolizm kwasów tłuszczowych
Cytosol
Mitochondrium
Karnityna i acylotransferaza karnitynowa
lipogeneza
Kwas tłuszczowy
Synteza kwasów tłuszczowych [NADPH]
...
reneti