Fettsäuresynthase

Die Fettsäuresynthase (FAS) ist ein mehrdomäniges Enzymkomplex, der die de novo-Synthese von Fettsäuren ermöglicht. Bei Tieren, Hefen und vielen Pilzen liegt der Typ-I-FAS vor: ein großes, cytosolisches Multienzym, in dem alle katalytischen Funktionen in einem Polypeptid vereint sind. Im Gegensatz dazu verwenden viele Bakterien, Pflanzen und Plastiden den Typ-II-FAS, ein Ensemble separater Monofunktionen-Proteine. Typ-I-FAS produziert typischerweise Palmitat (C16:0) als Endprodukt, das anschließend durch Elongasen und Desaturasen weiterverarbeitet werden kann.

Aufbau und Reaktionszyklus: Typ-I-FAS besitzt mehrere katalytische Domänen, darunter Ketosäuresynthase (KS), Malonyl-/Acetyltransferase (MAT/AT), Dehydratase (DH), Enoyl-Reduktase (ER) sowie Ketoacyl-Reduktase (KR) und eine Acylcarrierprotein-Domäne (ACP), die das wachsende Fettsäurenfragment über einen Pantetheinarm trägt. In einem Iterationszyklus kondensiert KS das wachsende Acyl-ACP-Kette mit Malonyl-ACP, was durch Decarboxylierung zwei Kohlenstoffatome anhängt. Danach erfolgen Reduktion (KR), Dehydratisierung (DH) und eine weitere Reduktion (ER). Die Freisetzung erfolgt über eine Thioesterase (TE), typischerweise am Ende des Zyklus Palmitat. In Typ-II-FAS-Systemen, wie sie in vielen Bakterien und in Plastiden vorkommen, liegen diese Funktionen als separate Enzyme vor.

Bedeutung und Regulation: FAS ist zentral für die Herstellung von Membranlipiden und Neutralfetten. Die Aktivität und Expression werden durch Nährstoffstatus und Hormone beeinflusst; In Menschen regulieren beispielsweise SREBP-1c und ChREBP die Transkription, Insulin erhöht die Expression, Citrat fördert die Malonyl-CoA-Synthese. Palmitat dient als Vorläufer für längere Fettsäuren; über Elongasen und Desaturasen entstehen weitere Lipide. Klinisch gilt FAS als potenzielles Ziel in der Krebsforschung, da Tumore häufig FAS überaktivieren; daher werden Hemmstoffe erforscht, um Tumorwachstum zu beeinflussen.