سنتز نوپدید

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

سنتز نوپدید (انگلیسی: De novo synthesis) به ساخته‌شدن مولکول‌های پیچیدهٔ از مولکول‌های ساده‌تر همچون شکر و اسید آمینه گفته می‌شود. (در مقایسه با حالتی که طی آن، مواد هضم و تجزیه‌شده، دوباره بازیافت شده و برای تولید مورد استفاده قرار بگیرند). برای نمونه، حضور نوکلئوتیدها در رژیم غذایی ما ضروری نیست، چرا که از مولکول‌های پیش‌ساز کوچکی از فرمات و آسپارتات قابل ساخت است. اما متیونین باید حتماً در رژیم غذایی باشد، چرا که قابلیت سنتز نوپدید را ندارد، هر چند می‌توان به هوموسیستئین تجزیه و مجدداً از آن ساخته شود.

عبارت «دِنوو» (De novo) یک عبارت لاتین و به معنای «از [چیزِ] جدید» است که مجازا به معنای «از دوباره»، «از صفر» و «از ابتدا» است.

نوکلئوتید

مسیرهای سنتز نوپدیدِ نوکلئوتیدها نیازمند بازهای نوکلئوتیدی آزاد نیستند: آدنین (A)، گوانین (G)، سیتوزین (C)، تیمین (T) یا اوراسیل (U). حلقهٔ پورین از یک یا چند اتم در هر نوبت ساخت، تولید می‌شود و طی این فرایند متصل به قند ریبوز است.[۱] حلقهٔ پیریمیدین از اوروتات ساخته شده و متصل به ریبوز ۵-فسفات است که بعداً به نوکلئوتیدهای رایج پیریمیدین مبدل می‌شود.

کلسترول

کلسترول یکی از اجزای ضروری ساختمان غشای سلولی جانوران است. این ماده همچنین پیش‌ماده‌ای برای بیوسنتز هورمون‌های استروییدی، نمک‌های صفراوی[۲] و ویتامین دی است. در پستانداران، کلسترول یا از طریق مواد غذایی به بدن می‌رسد یا طی قرایند سنتز نوپدید ایجاد می‌شود. تا حدود ۷۰–۸۰٪ سنتز نوپدید کلسترول در کبد و حدود ۱۰٪ آن در روده باریک رخ می‌دهد.[۳] سلول‌های سرطانی برای ساخت غشای سلولی خود نیازمند کلسترول هستند و به همین منظور آنزیم‌های زیادی جهت سنتز نوپدید کلسترول از استیل-کوآ در اختیار دارند.[۳]

اسید چرب

لیپوژنز نوپدید (DNL) فرایندی است که طی آن، کربوهیدرات‌ها خون (به‌ویژه پس از خوردن یک خوراکی شیرین یا غذای پُر قند) به اسید چرب و سپس به تری‌گلیسرید یا چربی‌های دیگر تبدیل می‌شود.[۴] استات و برخی اسیدهای آمینه (به‌خصوص لوسین و ایزولوسین منابع تأمین کربن در لیپوژنز نوپدید محسوب می‌شوند.[۵]

در حالت عادی، فرایند لیپوژنز نوپدید در بافت چربی صورت می‌پذیرد. اما در حالاتی چون چاقی، مقاومت به انسولین و دیابت نوع ۲، این فرایند در بافت چربی کاهش می‌یابد (جایی که آنزیم ChREBP فاکتور رونویسی اصلی است) و در عوض در کبد افزایش می‌یابد (جایی که آنزیم SREBF1 فاکتور رونویسی اصلی است).[۴] آنزیم ChREBP معمولاً در کبد توسط گلوکز (و مستقل از انسولین) فعال می‌شود.[۶] چاقی و غذاهای پًرچرب، سطح ChREBP را در بافت‌های چربی کاهش می‌دهند.[۴] در مقابل، سطوح بالای انسولین در خون به دنبال غذاها و خوراکی‌های شیرین یا مقاومت به انسولین، بیانِ SREBF1 را در کبد شدیداً افزایش می‌دهند.[۶] در اثر کاهش لیپوژنز نوپدید در بافت‌های چربی و افزایش آن در کبد به سبب چاقی یا مقاومت به انسولین، در نهایت عارضهٔ کبد چرب پدیدار می‌گردد.

مصرف فروکتوز (در مقایسه با گلوکز) هر دو آنزیم ChREBP و SREBF1 را، مستقل از انسولین، فعال می‌کند.[۷] با آنکه گلوکز در کبد قابلیت تبدیل به گلیکوژن را داراست، فروکتوز همیشه افزایش لیپوژنز نوپدید کبدی را در پی دارد که خیلی بیشتر از گلوکز، سبب افزایش تری‌گلیسریدها می‌شود.[۷] علاوه بر این‌ها، اگر به یک میزان مساوی از نوشیدنی‌های حاوی فروکتوز و گلوکز مصرف شود، آن نوشیدنی که فروکتوز دارد، نه تنها تری‌گلیسریدهای پلاسمای خون را بیشتر بالا می‌برد، بلکه احتمال بروز چاقی شکمی را هم بیشتر از نوشیدنی دارای گلوکز افزایش می‌دهد.[۷]

لیپوژنز نوپدید در بیماری کبد چرب غیر الکلی (NAFLD) افزایش یافته و مشخصهٔ اصلی بیماری است.[۸] در مقایسه با افراد عادی، لیپوژنز نوپدید در مبتلایان به بیماری کبد چرب غیر الکلی، ۳٫۵ برابر است.[۸]

فرایند لیپوژنز نوپدید توسط دو آنزیم مهم تنظیم و کنترل می‌شود: استیل کوآ کربوکسیلاز و سنتاز اسید چرب.[۵] آنزیم اولی ارائه‌کنندهٔ عامل کربوکسیل به استیل کوآ است که آنرا به مالونیل کوآ مبدل می‌سازد. سپس آنزیم دومی، مالونیل کوآ را به زنجیرهٔ اسید چرب تبدیل می‌کند. فرایند لیپوژنز نوپدید معمولاً در بدن انسان فعال نیست، چرا که بیشترِ چربی‌ها از طریق مواد غذایی به بدن می‌رسند.[۹] در موش‌ها، سنتز نوپدید اسید چرب در اثر مواجهه به سرما، در «بافت سفید چربی» افزایش می‌یابد که احتمالاً در حفظ سطح تری‌گلیسرید در خون و همچنین تأمین اسید چربمورد نیاز برای گرمازایی در سرمای طولانی حائز اهمیت است.[۱۰]

دی‌ان‌ای

مقصود از سنتز نوپدید دی‌ان‌ای، تولید صناعی (ترکیبی/انضمامی) مولکول DNA، به‌جایِ هم‌گذاری یا پیرایش و تغییر پیش‌مادهٔ طبیعی توالی‌ها الگوهای مولکولی آن است.[۱۱] ساخت اولیهٔ اولیگونوکلئوتید، با سنتز ژن مصنوعی و در نهایت کلون کردن، اصلاح خطاها و تأیید نهایی دنبال می‌شود که عموماً از طریقِ کلون کردنِ ژن‌ها به‌داخل پلاسمیدها، اشریشیا کلی یا مخمر انجام می‌گردد.[۱۱]

آنزیم پرایماز یک آران‌ای پلی‌مراز است که می‌تواند یک پرایمر را به یک رشتهٔ دی‌ان‌ایِ آمادهٔ همانندسازی اضافه کند. آنزیم دی‌ان‌ای پلیمراز قادر به افزودن پرایمر نیست و به همین دلیل، نیازمند آنزیم پرایماز است تا به‌صورت نوپدید (de novo) پرایمر را بیفزاید.

منابع

  1. Ali, Eunus S.; Sahu, Umakant; Villa, Elodie; O’Hara, Brendan P.; Gao, Peng; Beaudet, Cynthia; Wood, Antony W.; Asara, John M.; Ben-Sahra, Issam (1 June 2020). "ERK2 Phosphorylates PFAS to Mediate Posttranslational Control of De Novo Purine Synthesis". Molecular Cell. 78 (6): 1178–1191.e6. doi:10.1016/j.molcel.2020.05.001. ISSN 1097-2765. PMC 7306006 Check |pmc= value (help). PMID 32485148.
  2. Hanukoglu I (Dec 1992). "Steroidogenic enzymes: structure, function, and role in regulation of steroid hormone biosynthesis". J Steroid Biochem Mol Biol. 43 (8): 779–804. doi:10.1016/0960-0760(92)90307-5. PMID 22217824. S2CID 112729.
  3. ۳٫۰ ۳٫۱ Yang J, Wang L, Jia R (2020). "Role of de novo cholesterol synthesis enzymes in cancer". Journal of Cancer. 11 (7): 1761–1767. doi:10.7150/jca.38598. PMC 7052851 Check |pmc= value (help). PMID 32194787.
  4. ۴٫۰ ۴٫۱ ۴٫۲ Song Z, Xiaoli AM, Yang F (2018). "Regulation and Metabolic Significance of De Novo Lipogenesis in Adipose Tissues". Nutrients. 10 (10): E1383. doi:10.3390/nu10101383. PMC 6213738. PMID 30274245.
  5. ۵٫۰ ۵٫۱ Wallace M, Metallo CM (2020). "Tracing insights into de novo lipogenesis in liver and adipose tissues". Seminars in Cell and Developmental Biology. 41 (1). doi:10.1016/j.semcdb.2020.02.012. PMID 32201132.
  6. ۶٫۰ ۶٫۱ Xu X, So JS, Park JG, Lee AH (2013). "Transcriptional control of hepatic lipid metabolism by SREBP and ChREBP". Seminars in Liver Disease. 33 (4): 301–311. doi:10.1055/s-0033-1358523. PMC 4035704. PMID 24222088.
  7. ۷٫۰ ۷٫۱ ۷٫۲ Herman MA, Samuel VT (2016). "The Sweet Path to Metabolic Demise: Fructose and Lipid Synthesis". Trends in Endocrinology & Metabolism. 27 (10): 719–730. doi:10.1016/j.tem.2016.06.005. PMC 5035631. PMID 27387598.
  8. ۸٫۰ ۸٫۱ Marjot T, Moolla A, Cobbold JF, Hodson L, Tomlinson JW (2020). "Nonalcoholic Fatty Liver Disease in Adults: Current Concepts in Etiology, Outcomes, and Management". Endocrine Reviews. 41 (1): 66–117. doi:10.1210/endrev/bnz009. PMID 31629366.
  9. Mashima T, Seimiya H, Tsuruo T (May 2009). "De novo fatty-acid synthesis and related pathways as molecular targets for cancer therapy". British Journal of Cancer. 100 (9): 1369–72. doi:10.1038/sj.bjc.6605007. PMC 2694429. PMID 19352381.
  10. Flachs, P; Adamcova, K; Zouhar, P; Marques, C; Janovska, P; Viegas, I; Jones, J G; Bardova, K; Svobodova, M; Hansikova, J; Kuda, O (March 2017). "Induction of lipogenesis in white fat during cold exposure in mice: link to lean phenotype". International Journal of Obesity. 41 (3): 372–380. doi:10.1038/ijo.2016.228. ISSN 0307-0565. PMID 28008171. S2CID 4111899.
  11. ۱۱٫۰ ۱۱٫۱ Kosuri S, Church GM (2014). "Large-scale de novo DNA synthesis: technologies and applications". Nature Methods. 11 (5): 499–507. doi:10.1038/nmeth.2918. PMC 7098426 Check |pmc= value (help). PMID 24781323.