Fettsäurebiosynthese, ein Prozess, der durch die Fettsäure-Synthase katalysiert wird und bei dem die Fettsäurekohlenstoffkette schrittweise aus C2-Einheiten (die von Malonylgruppen stammen, mit anschließender Decarboxylierung) aufgebaut wird. Die Intermediate der Fettsäurebiosynthese sind Thioester des Acyl-Carrier-Proteins (ACP) und des Coenzyms A wie beim Fettsäureabbau.

Malonyl-CoA wird durch eine biotinabhängige Carboxylierung von Acetyl-CoA synthetisiert (Biotin):







16
+2+2


Pentosephosphat-ZyklusMr6MrBiotin
Elongation der Fettsäurekohlenstoffkette1416Fettsäureabbau222+
16ungesättigter Fettsäuren
Synthese von Fettsäuren mit ungerader Kohlenstoffzahl und von Fettsäuren mit verzweigten Ketten




führt zu verzweigten Fettsäuren, deren Verzweigung von der Carboxylgruppe entfernt liegt. Für die Synthese verzweigter Fettsäuren, mit einer Verzweigung in der Nähe der Carboxylgruppe, muss das Startermolekül unverzweigt sein und es muss in den letzten Schritten der Elongation ein verzweigtes Substrat, z. B. Methylmalonyl-CoA, eingeführt werden. Die Mycocerosinsäuren sind eine Familie multimethylverzweigter Säuren, die von Mycobakterien, wie etwa Mycobacterium tuberculosis-var. bovis Bacillus Calmette-Guérin hergestellt werden. Sie besitzen meistens eine gerade Kette aus 18-20 Kohlenstoffatomen und einen multimethylverzweigten Bereich am Carboxyende:





Aus Mycobacterium tuberculosis var. bovis BCG wurde eine neue Fettsäure-Synthase, die Mycocerosinsäure-Synthase isoliert, die n-Fettsäureacyl-CoA mit Methylmalonyl-CoA verlängert [D.L. Rainwater u. P.E. Kolattukudy J. Biol. Chem. 260 (1985) 216-223]. Sie besteht aus zwei identischen Untereinheiten (Mr Untereinheit 238kDa, Mr Dimer 490 kDa). Sie verlängert gerade Fettsäureacyl-CoA-Ester von n-C6 auf n-C20, unter Bildung der korrespondierenden tetramethylverzweigten Mycocerosinsäuren und verwendet kein Malonyl-CoA.

Verzweigungsmethylgruppen, die in der Nähe des Zentrums der Fettsäurekette liegen, rühren von einer Kohlenstoffübertragung von S-Adenosyl-L-methionin auf ein ungesättigtes Fettsäurederivat in einem Phospholipid her, gefolgt von einer Reduktion. Ein Beispiel hierfür ist die Synthese von 10-Methylstearinsäure (Tuberculostearinsäure) bei Mycobakterien, Nocardia, Streptomyces und Brevibacterium:







 Cyclopropanfettsäuren (gramnegative Bakterien, einige grüne Pflanzen, Zooflagellate) werden durch eine Kohlenstoffübetragung von S-Adenosyl-L-methionin auf ein cis-einfachungesättigtes Fettsäurederivat gebildet:






HydroxyfettsäurenFettsäureabbauPseudomonasTrends Biochem. Sci7Annu. Rev. Biochem52Prog. Lipid Res22Trends Biochem. Sci9




Tab. 1.




Abb. 1. Fettsäurebiosynthese. Kooperative Aktivität der Proteine der Fettsäure-Synthase, die als Multienzymkomplex bzw. als einzelnes multifunktionelles Protein vorliegen kann (Tab. 2). Die Zick-Zack-Linie stellt den beweglichen Pantetheinarm des Acyl-Carrier-Proteins dar. Der mittlere Kreis repräsentiert das Acyl-Carrier-Protein und die äußeren Kreise die anderen Enzyme (Tab. 2).



). Die rein schematische Darstellung gibt nicht notwendigerweise die wirkliche Aneinanderreihung der Proteine wider.





Abb. 2. Fettsäurebiosynthese. Produktion von cytosolischem Acetyl-CoA auf Kosten von mitochondrialem Acetyl-CoA durch Bildung, Transport und Abbau von Citrat.



Abb. 3. Fettsäurebiosynthese. Das endoplasmatische Reticulum-System zur Elongation von Fettsäureacylketten.




Tab. 2.




Tab. 3.