Glycerol-3-fosfat kommer fra reduksjon av dihydroksyacetonfosfat i glykolysen. Glycerol-3-fosfat acyleres av CoA-derivater av fettsyrene katalysert av fettacyl-CoA acyltransferaser i 1-posisjon (vanligvis av palmitinsyre) og 2-posisjon. Disse to acyleringene gir et fosfolipid kalt fosfatidat (fosfatidinsyre). Fosfatidat hydrolyseres av en fosfatidatfosfohydrolase og blir til diacylglycerol. Diacylglycerol brukes videre til syntese av fosfolipider, galaktolipider eller triacylglycerol-lipider. Enzymet diacylglycerol acyltransferase hekter på den siste fettsyren i 3-posisjon og lager triglycerider.
Hvordan lage glycerol-3-fosfat og veien videre til fett
Syntese av fett (triglycerider) skjer via Kennedy-biosynteseveien på endoplasmatisk retikulum. Fosfat fjernes fra fosfatidinsyre og gir diacylglycerol som danner et greiningspunkt mellom dannelse av fosfatidylcholin i membranene og triglycerider for lagring av fett.
Glycerol-3-fosfat, som er den aktive formen av glycerol i syntese av lipider, lages fra dihydroksyacetonfosfat katalysert av enzymet dihydroksyacetonfosfat reduktase. Det er også en mulighet for at glyceraldehyd-3-fosfat kan defosforyleres til glycerol katalysert av defosforylase reduktase. Deretter kan glycerol-3-fosfat lages med hjelp av enzymet glycerol kinase. Sukker til galaktolipidene kommer via UDP-galaktose.
Neste trinn for å lage triglycerider er to acyleringsreaksjoner hvor fettsyrene bundet til ACP (acyl-ACP) eller acyl-CoA reagerer med glycerol-3-fosfat og gir fosfatidinsyre. En fosfatase gir deretter diacylglycerol (DAG). Fosfatidinsyre kan også omdannes til fasfatidylinostitol eller fosfatidylglycerol. Acylering av glycerol-3-fosfat skjer inne i plastider fra fettsyrene som CoA-estere (palmitoyl-ACP og oleoyl-ACP).
Prokaryotisk og eukaryotisk biosyntesevei
Syntese av glycerollipider kan skje via to alternative biosynteseveier:
1) Prokaryotisk vei i plastider som bruker C16:0-ACP og C18:1-ACP for å lage fosfatidinsyre. Eller fettsyrene kan bli eksportert til cytoplasma som CoA-estere.
2) Eukaryotisk vei i cytoplasma bruker egne acetyltransferaser for å inkorporere i fosfatidinsyre og derivater av denne.
Arabidopsis og spinat bruker begge veier, men mange angiospermer bruker prokaryotisk vei til å lage fosfatidylglycerol, mens resten av lipidsyntesen skjer via eukaryotisk vei.
I kloroplaster lages lipidene, kalt prokaryote lipider, ved overføring av acylgruppen fra ACP til glycerol-3-fosfat i en esterifiseringsreaksjon i Sn1-posisjon katalysert av glycerol-3-fosfat-acyltransferase. I denne reaksjonen overføres oljesyre til Sn1-posisjon i glycerol. Det dannes lyso-fosfatidinsyre (Sn1-1-oleoyl-glycerol-3-fosfat). I neste trinn katalysert av lysofosfatidinsyre acyltransferase (1-acylgylcerol-3-fosfat acyltransferase) lages fosfatidinsyre (1,2-diacyl-glycerol-3-fosfat). Siden Sn-1-posisjonen allerede er opptatt plasseres som oftest palmitinsyre (C16:0) i Sn-2-posisjon. Esterifisering av Sn3 katalyseres av en diacylglycerol acyltransferase.
Fosfatidinsyre kan enten brukes til å lage fosfatidylglycerol eller diacylglycerol. Første trinn på veien til fosfatidylglycerol er en reaksjon mellom fosfatidinsyre og CTP katalysert av fosfatidat cytidyltransferase og det dannes CDP-diacylglycerol. Deretter hektes det på glycerol-3-fosfat i Sn-3-posisjon katalysert av CDP-diacylglycerol-glycerol-3-fosfat 3-fosfatidyltransferase. En fosfatidylglycerofosfatase fjerner fosfat og den desaturase kan lage fettsyrene mer umettet.
Første trinn på veien til diacylglycerol er fjerning av fosfat fra fosfatidinsyre katalysert av fosfatidat fosfohydrolase. Alternativt kan det henges på sukker fra UDP-galaktose i Sn-3-posisjon katalysert av MGDG syntase for å lage glykolipider eller UDP-sulfoquinovose katalysert av sulfolipid syntase for å lage sulfolipider.
Lipider som lages i cytoplasma kalles eukaryote lipider fordi det har en fettsyresammensetning som man finner hos dyr.
Galaktolipider, MGDG og DGDG, fosfolipider og sulfolipider
Monogalaktosyldiacylglycerol (MGDG) og digalaktosyldiacylglycerol (DGDG) er ikke-ioniske lipider i tylakoidmembranene i kloroplastene, hvor sukkeret er galaktose.
Galaktolipider er en type glykolipider,x| og blir laget av enzymer i kloroplastmembranen, via glycerol-3-fosfat fra cytoplasma som sammen med Acyl-ACP (ACP- "acyl carrier protein") gir lysofosfatidinsyre
glycerol-3-fosfat + acyl-ACP → lysofosfatidinsyre + ACP
som igjen binder acyl-ACP og gir fosfatidinsyre
lysofosfatidinsyre + acyl-ACP → fosfatidinsyre + ACP
Fosfatidinsyre omdannes til diacylglycerol:
fosfatidinsyre + H2O → 1,2-diacylglycerol + Pi
1,2-diacylglycerol + UDP-galaktose → MGDG + UDP
katalysert av UDP-galaktose diacylglycerol galaktosyltransferase.
Neste enzym danner slutten UDP-galaktose-MGDG galaktosyltransferase
MGDG + UDP-galaktose → DGDG + UDP
eller galaktolipid galaktosyltransferase