Isoprenoidit rasvahapot

BCFA(3) branched Chain fatty Acids in Nature

ISOPRENOIDIRAKENTEISET RASVAHAPOT
Isoprenoid Fatty Acids

Isopreenirakenteisia rasvahappoja esiintyy luonnossa koko joukko animaalisissa kudoksissa. (Kommentti: Nämä isoprenoidit ovat ihmiskehossa tunnettuja ja paljon puhuttuja asioita. Niitä muodostuu endogeenista tietä (mevalonaattitietä) kuten kolesterolia ja sterolejakin.

Tämä isopreenisynteesi on kehon järjestelmä tehdä esim K2-vitamiineille sopivia kestävämpiä muotoja eri kudoksiin muokaamalla sen sivuketjuja kudostarpeen mukaan.


ISOPREENIRAKENNE on rasvahappojen synteesissä kuin lego-osa. Ubikinoni saa tällä järjestelmällä myös oman ankkurisivuketjunsa, jolla se on kiinni mitokondrian seinämässä. Koska tällaiset sivuketjut ovat lipidiliukoisia ja haarallisia ne saavat pidettyä kiinni vitamiinia solukalvoissa kuin ankkureilla asettamalla tämän isoprenoidinsa solun kolesterolikerrokseen membraanin kaksoislehden väliin, rasvaliukoiseen kerrokseen.

Ravinnossa ihminen saa monenlaisia fytokemikaaleja joissa on isopreenimuotoja.
Niitä tulee mm. johdannaisina klorofyllin alifaattisen alkoholiyksikön fytolin metaboliasta käsin. Klorofylli omaa porfyriinirenkaan, joka muistuttaa vähän ihmisen veren hemoglobiinin hemirengasta. Vastaavaan rakenteeseen on kasveissa kiinnittynyt pitkä sivuketju, kuten fytoli. Kasvit tapaavat omata magnesiumin (Mg) porfyriinirenkaan keskellä eikä rautaa (Fe) kuten ihmisen porfyriini tai kobolttia (Co) kuten B12- vitamiinin rengas. Klorofylli sisältää myös vähän K1-vitamiinia, joka on fyllokinonirakenne.

www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map00860.gif

Tällainen porfyriinisukutaulukin löytyy internetistä, mutta kasvissa porfyriini tarvitse pitkän rasvahapposivuketjun

www.bio.umass.edu/biology/conn.river/misc_images/photosyn2.jpg

Klorofyllillä on FYTOLI-niminen sivuketju.
Fytoli on 3,7,11,15-tetrametyyli-hexadec-trans-2-en-1-oli. Siis siinä on yksi kaksoissidos sivuketjussa.
Engl. phytol (3,7,11,15-tetramethylhexadec-trans-2-en-1-ol).

Fytaanihappoa muodostuu animaalisessa kudoksessa, kun ravintoperäinen FYTOLI (phytol) oksidoituu fyteenihapoksi (phytenic acid) ja sitten redusoituu fytaanihapoksi.

(Sitaatti: Phytanic acid is formed in animal tissues by oxidation of phytol to phytenic acid (only encountered in tissues under artificial feeding conditions), followed by reduction).

Lyhyempiketjuiset isopreenihapot pilkkoutuvat tästä alfa- ja/tai beeta oksidaatioreaktioilla .

www.lipidlibrary.co.uk/Lipids/fa_branc/image010.gif

Näitä isopreenisiä on iso kirjo alkaen 2,6-dimetyyliheptanoic rakenteesta
5,9,13,17-tetrametyyli-octadecanoic happorakenteeseen.

Mutta fytaanihappo oikeastaan on niistä useimmin mainittu (3,7,11,15-tetramethylhexadecanoic; phytanic acid )
sekä sen alfa-oksidaation tuote pristaanihappo ( 2,6,10,14-tetramethylpentadecanoic (pristanic) acids.

Kaloissa ja muissa meriorganismeissa on erityisen yleinen trimetyylidecanoic –happo. ( 4,8,12-Trimethyltridecanoic acid).

Luonnollisessa phytaanihapossa (phytanic acid) jokaiselta metyyliryhmältä odotetaan D- configuraatiota, mutta kemiallisessa fytolin dehydrogenaatiossa 3-metyyli-ryhmä oli raseeminen ( D,L) ( D= ”kiertää oikealle” ja L-”kiertää vasemmalle”) eräissä tutkimuksissa, Nämä seikat antavat ominaisuuksia molekyylille. Tällaiset ominaisuudet vaikuttavat myös entsyymien mahdollisuuksiin käsitellä molekyyliä.

Normaalisti näitä rasvahappoja esiintyy vain matalia pitoisuuksia kudoksissa ja konsentraatio on korkeampi herbivora-lajeissa, kasvissyöjäeläimillä, kuten maitokarjalla.

Esim. fytaanihappoa esiintyy normaalisti jopa 1% maitorasvoissa ja naudan rasvakudoksessa. Mutta paljon korkeampiakin pitoisuuksia voidaan joskus todeta.
Esim. naudan plasmassa voi olla jopa 20% triasyyliglyserolien (TG) rasvahapoista tätä fytaanihappoa, koska 3-aseman metyyli-haara estää lipoproteiinilipaasi(LPL)-entsyymin aktiivisuutta: LPL:n tehtävä olisi puhdistaa triasyyliglyseroleja plasmasta.

Ihmisten useissa perinnöllisissa metabolisissa häiriöissä voi olla yksi tai useampi fytaanihapon tai pristaanihapon hajoittamisvajavuus ja silloin niitä happoja alkaa kertyä kehoon kudoksiin ja kehon nesteisiin.

On olemassa eräitä kliinisiä ilmentymismuotoja näille häiriöille, ja jotkut niistä voivat olla fataaleja. Tunnetuin niistä on Refsumin tauti.

Koska fytaanihapossa on 3-asemassa metyyliryhmä, sen oksidaatio beeta-oksidaatiolla on mahdoton. Sensijaan fytaanihappo oksidoituu alfa-oksidaatiolla peroxisomeissa ja tuottaa pristaanihappoa, joka taas voi lähteä beeta-oksidaatio sykliin ja antaa lopputuotteena 4,8-dimetyyli-nonanoyyli-CoA- rasvahappoa ( 4,8- Dimetyyli-C9:0). Tämä kuljetetaan mitokondriaan ja siellä tapahtuu täysoksidaatio hiilidioksidiksi ja vedeksi.

Refsumin taudissa on vaje yhdessä tai useammassa alfa-oksidaation vaiheessa, mutta pääasiallisimmin entsyymissä, nimeltä phytanyyli-CoA-2-hydroksylaasi ( phytanoyl-CoA 2-hydroxylase) ja siitä tulee sen taudin kliiniset oireet.

Isoprenoidiset haaroittuneet rasvahappot kuten FYTAANI ja PRISTAANI-happo näyttävät olevan signaalimolekyylejä, jotka toimivat säätelemällä niitten geenien ilmenemistä, jotka koskevat animaalisissa kudoksissa tapahtuvaa lipidien kataboliaa. Näita happoja kuljetetaan tumaan (nucleus) sitomalla ne maksaperäiseen rasvahappoa sitovaan proteiiniin ja ne antavat tehonsa sitoutumalla peroxisomia kasvattavilla (=proliferoivilla) tekijöillä aktivoituvaan a-reseptoriin PPAR-a ja sellainen indusoi niiden entsyymien transkription, joiden tehtävänä on rasvahappojen hajoittaminen beeta- ja alfaoksidaatiolla.

Itse asiassa nämä kaksi ongelma-rasvahappoa olisivat täten oman hajoittamisensa säätelijöitä tumateitse. ( TAI sen lisäksi ne toimivat modulina, joka pitää yllä alfaoksidaation mahdollisuutta myös niille molekyyleille, joita ei tiede vielä kehon kataboliasta varsinkaan aivojen osalta vielä tunne, eräänlainen Mestaritonttu- järjestelmä. )

Fytaanihappo toimii kaiketi myös glukoosin ja retiinihapon aineenvaihdunnan eräiden aspektien säätelijänä.
Samalla tavalla retiinihappo, joka on A-vitamiinista johtunut isoprenoidi happo, on vahva geenien säätelijä, joka vaikuttaa solujen kasvuun ja erilaistumiseen tiettyjen kuljetusproteiinien ja tumareseptorien kautta.

Refsumtaudin ongelman uusinta tietoa PubMed Lähteessä:
Tässä puhutaan myös omega-oksidaatiotiestä tämän hapon yhteydessä, joka tulevaisuudessa saattaa antaa uuden terapiamahdollisuuden Refsumin tautiin, kun on parempaa tuntemusta ravintoperäisistä haarallisista rasvahapoista, jotka vaativat alfa-oksidaation.

Viite: Wanders RJ, Komen JC Peroxisomes, Refsum's disease and the alpha- and omega-oxidation of phytanic acid. Biochem Soc Trans. 2007 Nov;35(Pt 5):865-9.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17956234

Fytaani ja pristaanihapon signaalivälitystehtävä on minusta aika uusi ajatus, joten siteeraan sen tähän. En ole löytänyt tästä toista mainintaa. Sinänsä aika radikaali ajatus.

Isoprenoid branched-chain fatty acids, such as phytanic and pristanic acids, appear to be signalling molecules that function by regulating the expression of those genes that affect the catabolism of lipids in animal tissues. They are transported to the nucleus by binding to a liver-type fatty acid binding protein, and they exert their effects by binding to the α subtype of the peroxisome proliferator-activated receptors (PPAR), which induces the transcription of enzymes involved in fatty acid degradation by β- and ω-oxidation. In a sense, they are regulators of their own degradation.

Phytanic acid is also a regulator of aspects of glucose and retinoic acid metabolism. Similarly, the retinoic acids, isoprenoid acids derived from vitamin A, are potent regulators of genes involved in cell growth and differentiation, via distinct transport proteins and nuclear receptors.

26/02/2009 12:30