زنگ تفریح شماره 87
کلسترول که به دلیل اثرات مخرب مقادیر بالای آن در خون بر روی سلامتی، بسیار حائز اهمیت است، مولکولی بسیار مهم در سیستم غذایی جانوران بوده و در بسیاری از فرآیندهای زیستی مثل حضور در ساختمان غشا، پیش ساز هورمون‌های استروئیدی، اسیدهای صفراوی و برخی ویتامین‌ها مثل ویتامین Dدخالت دارد. این مولکول که از گروه لیپیدها است، مولکولی ضروری در سیستم‌های جانوری بوده که به دلیل توانایی بدن در سنتز آن از پیش سازهای ساده، وجود آن در رژیم غذایی ضروری نیست. علیرغم ساختمان حلقوی پیچیده 27 کربنی، تمامی کربن‌های موجود در ساختار کلسترول، تنها از یک پیش ساز ساده موسوم به استات تامین می‌گردد.
یکی از ترکیبات حدواسط مهم در بیوسنتز کلسترول، واحدهای ایزوپرونوئیدی هستند که پیش ساز بسیاری دیگر از لیپیدهای طبیعی هستند.
بیوسنتز کلسترول طی چهار مرحله رخ می‌دهد.
در مرحله اول بر اثر واکنشی از نوع کندانساسیون، سه مولکول استات با هم ترکیب شده و تولید ترکیبی موسوم به موالونات می‌کنند. در اولین مرحله این مسیر، دو مولکول استیل کوآ با استفاده از آنزیم تیولاز با هم ترکیب شده و تولید استواستیل کوآ می‌کنند. در مرحله بعدی یک مولکول دیگر استیل کوآ توسط آنزیم هیدروکسی- بتا متیل گلوتاریل کوآ سنتاز با اضافه شدن بر روی استواستیل کوآ منجر به تولید بتا هیدروکسی- بتا متیل گلوتاریل کوآ (HMG-CoA) می‌شود. این دو واکنش قابل برگشت هستند و بر همین اساس واکنش‌های تنظیمی در بیوسنتز کلسترول به حساب نمی‌آیند. سومین واکنش این مرحله احیای بتا هیدروکسی- بتا متیل گلوتاریل کوآ به موالونات است که توسط بتا هیدروکسی- بتا متیل گلوتاریل کوآ ردوکتاز و با مصرف دو مولکول NADPH انجام شده و بر خلاف دو واکنش قبلی غیرقابل برگشت بوده و به عنوان مرحله اصلی تنظیم مسیر سنتز کلسترول به حساب می‌آید.
در مرحله دوم موالونات تولید شده، بر اثر یک سری واکنش‌ها تبدیل به دو ایزوپرن فعال می‌شود. در این مرحله سه گروه فسفات از ATPبه موالونات انتقال داده می‌شوند. در مرحله بعدی فسفات متصل به کربن شماره 3 ترکیب 3-فسفو-5-پیروفسفو موالونات با جدا شدن خود منجر به ایجاد ترکیبی 5 کربنه موسوم به ایزوپنتیل پیروفسفات می‌شود. این ترکیب اولین ایزوپرن فعال شده در مسیر سنتز کلسترول است که بر اثر واکنش ایزومرایسیون منجر به تولید دومین ایزوپرن فعال موسوم به دی متیل آلیل پیروفسفات می‌شود.
در مرحله سوم، 6 واحد ایزوپرونوئیدی تولید شده طی واکنش‌هایی از نوع کندانساسیون با هم ترکیب شده و تولید ترکیبی 30 کربنی به نام اسکوالن می‌نمایند. در واکنش اول، ایزوپنتیل پیروفسفات و دی متیل آلیل پیروفسفات متحمل کندانساسیون سر به دم شده و با خروج یک گروه پبروفسفات منجر به ایجاد ترکیبی 10 کربنه موسوم به ژرانیل پیروفسفات می‌شوند. این مولکول با یک مولکول ایزوپنتیل پیروفسفات دیگر ترکیب شده و با خروج یک گروه پیروفسفات دیگر، باعث ایجاد ترکیب 15 کربنه با نام فارنسیل پیروفسفات می‌شوند. در مرحله بعد، 2 مولکول فارنسیل پیروفسفات با هم ترکیب شده و با حذف هر دو گروه پیروفسفات خود منجر به ایجاد ترکیب 30 کربنه اسکوالن می‌شوند.
در مرحله چهارم اسکوالن تبدیل به هسته استروئیدی چهار حلقه ای می‌شود. در این مرحله بر اثر فعالیت آنزیم اسکوالن منو اکسیژناز ، یک اتم اکسیژن از مولکول اکسیژن به انتهای زنجیر اسکوالن اضافه شده و باعث ایجاد اسکوالن 2،3- اپوکسید می‌شود. پیوندهای دوگانه موجود در این ترکیب در موقعیت‌هایی قرار گرفته‌اند که می‌توانند طی یک واکنش کاملا هماهنگ از حالت خطی به ساختمان حلقوی تبدیل شوند. این واکنش در سلول‌های جانوری در نهایت منجر به تولید ترکیبی با نام لانوسترول می‌شود که دارای 4 حلقه استروئیدی است. لانوسترول در نهایت طی حدود 20 واکنش که شامل جابجایی تعدادی از گروه های متیل و برداشت بقیه آنها است، منجر به تولید ترکیب 27 کربنی کلسترول می‌شود.