Biosintesis Tromboksan

Asam Lemak

Asam lemak sebagian besar ditemukan sebagai persenyawaan kombinasi ester dengan gliserol dalam bentuk trigliserida. Senyawa ini disebut sebagai lemak atau minyak, tergantung pada wujud zat sebagai padatan atau cairan pada suhu ruang. Sebagian besar lemak dan minyak alam disusun oleh trigliserida campuran. Dalam hal ini, isomer dapat ditemukan, termasuk isomer optis, karena karbon utama adalah khiral jika alcohol primer dari gliserol diesterifikasi oleh asam lemak yang berbeda (Dewick, 2009).

1.    Biosintesis asam lemak

 

Gambar 1

Building Blocks asam lemak

 

Kombinasi dari satu unit asetat (unit utama) dengan tujuh unit malonat (unit perpanjangan) akan menghasilkan asam lemak C₁₆ (asam palmitat). Sedangkan kombinasi satu unit asetat dengan delapan unit malonat akan menghasilkan asam lemak C₁₈ (asam stearat) (Gambar 1). Perlu diingat bahwa dua atom karbon pada kepala rantai (ujung metil) disusun oleh asetat, bukan malonat, sedangkan sisanya diturunkan dari malonat. Sedangkan, malonat sendiri dibentuk dari hasil karboksilasi asetat. Sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa seluruh atom karbon berasal dari asetat, namun malonat berperan dalam perpanjangan rantai C₂, bukan pada awal C₂ (Dewick, 2009).

2.    Pembentukan asam oleat

 

Gambar 2

Pembentukan ikatan tak jenuh asam oleat

 

Asam lemak tak jenuh dapat melalui lebih dari satu jalur biosintesis, akan tetapi mekanisme mayoritas organisme adalah dengan desaturasi asam alkanoat yang terhubung, dengan desaturasi lebih lanjut pada langkah selanjutnya. Mayoritas eukariotik mengekspresikan enzim ∆⁹-desaturase yang mengkatalisis ikatan angkap cis sehingga menjadi suatu asam lemak jenuh, reaksi ini membutuhkan O₂ dan kofaktor NADPH atau NADH . mekanisme desaturasi tidak melibatkan zantara hidroksilat pada C-9 atau C-10, dan membutuhkan O₂ sebagai akseptor pada akhir rantai transfer electron. Suatu stearoil tioester (C₁₈) adalah substrat yang biasa dihasilkan dari turunan oleoil (Gambar 2), ester koenzim A (CoA) dimanfaatkan oleh enzim hewan dan fungi, sedangkan ester ACP dimanfaatkan oleh system tumbuhan. Pada beberapa sistem, desaturasi dapat membentuk ikatan asam lemak sebagai lipid atau fosfolipid (Gambar 3) (Dewick, 2009).

 

Gambar 3

Pengikatan asam oleat oleh fosfolipid

 

3.    Biosintesis asam arakidonat

 

Gambar 4

Pembentukan asam arakidonat

Posisi lebih lanjut desaturasi selanjutnya sangat tergantung kepada organism. Enzim non-mamalia cenderung menambahkan ikatan rangkap di antara ikatan rangkap yang sudah ada dengan ujung metil, misalnya asam oleat à asam linoleat à asam-α-linolenat (Gambar 4). Sedangkan enzim mamalia cenderung membentuk ikatan rangkap baru terhadap gugus karboksil. Enzim mamalia tidak memiliki enzim desaturasi ∆¹² dan ∆¹⁵, sehingga meskipun asam linoleat dan asam-α-linolenat dibutuhkan untuk sintesis asam lemak tak jenuh yang membentuk prostaglandin dan leukotrien, mamalia harus mendapat asupan senyawa ini dari makanan, terutama dari tumbuhan. Enzim desaturasi ∆⁶ (terhadap karboksil) mengubah asam linoleat membentuk asam-γ-linolenat, yang merupakan analog dari asam-α-linolenatdari asam stearidonat (Dewick, 2009).

Penambahan dua atom karbon ekstra dibutuhkan untuk membentuk asam dihomo-γ-linolenat (asam ∆^8,11,14-eicosatrinoat), senyawa ini diturunkan dari precursor asam lemak tak jenuh C₂₀ dan dikatalisis oleh enzim elongase yang beraksi pada asam γ-linolenat. Penambahan dua atom karbon diturunkan dari malonat, dengan mekanisme pemanjangan rantai biasa (Dewick, 2009). Dihomo-γ-linolenat kemudian membentuk asam arakidonat (asam ∆^5,8,11,14-eicosatrinoat) dari desaturasi ∆⁵ terhadap ujung karboksil (Dewick, 2009).

4.    Biosintesis prostaglandin dari asam arakidonat

Eicosanoid merupakan produk oksigenasi dari asam lemak tak jenuh rantai panjang. Eicosanoid ini terutama ditemukan pada hewan dan juga pada beberapa varietas tumbuhan, bersamaan dengan prekusor minyaknya. Senyawa ini menurunkan begitu banyak komponen yang tidak hanya poten, namun juga menunjukkan aktivitas biologi yang sangat beragam. Oleh karena aktivitas biologis tersebut, reseptor spesifik, inhibitor enzim, tanaman penghasil, serta minyak ikan prekusor euicosanoid memiliki potensi terapeutik yang potensial. Akan tetapi, karena golongan senyawa ini memiliki waktu paruh yang pendek (yaitu detik hingga menit), maka dibutuhkan suatu sistem sintesis maupun penghantaran khusus dari analog stabilnya pada penggunaan secara klinis (Katzung, 2004).

Seperti telah diuraikan pada pembahasan sebelumnya, bahwa asam oleat yang merupakan prekusor dari asam arakidonat dapat mengalami desaturasi dan terikat pada fosfolipid. Saat fosfolipid menerima stimulasi tertentu, maka fosfolipid akan melepaskan asam arakidonat terutama dengan bantuan fosfolipase A₂ (PLA₂) (Gambar 5). Setidaknya, terdapat tiga fosfolipase yang memperantarai pelepasan asam arakidonat dari membrane lipid, yaitu PLA₂ jantung (cPLA₂), PLA₂ sitosol, dan PLA₂ sekretori. Sebagai tambahan, asam arakidonat juga dilepaskan oleh kombinasi fosfolipase C dan lipase digliserida (Katzung, 2004).

Gambar 5

Jalur pelepasan dan metabolisme asam arakidonat

 

Dalam perjalanan, asam arakidonat dioksigenasi melalui empat jalur berbeda, yaitu siklooksigenase (COX), lipoksigenase, P450 epoksigenase, dan jalur isoprostana (Gambar 1). Perbedaan jalur sintesis eicosanoid ini tergantung pada spesies, tipe sel, dan fenotip bagian sel (Katzung, 2004).

Pola pembentukan eicosanoid juga dipengaruhi oleh stimulasi yang didapat oleh sel. Faktor  lain yang juga menentukan pola pelepasan eicosanoid adalah prekusor asam lemak tak jenuh yang diesterifikasi pada membrane fosfolipid tertentu (spesifik) (Katzung, 2004).

Pembentukan tromboksan merupakan suatu contoh bahwa prekursor asam lemak tak jenuh merupakan factor yang penting di mana tromboksan (TXA) diturunkan melalui jalur siklooksigenase (COX). TXA₂ disintesis dari asam arakidonat, suatu asam tetranoat dan vasokonstriktor kuat dan aggregator platelet. Di samping itu, asam 5,8,11,14,17-eicosapentanoat menghasilkan TXA3, yang relatif inaktif (Katzung, 2004).

 

Gambar 6

Pelepasan dan metabolisme asam arakidonat

 

Dua isoenzim COX mengkorversi asam arakidonat menjadi endoperoksida prostaglandin. PGH sintase-1 (COX-1) diekspresikan terus-menerus sehingga selalu tersedia. Di sisi lain, PGH sintase-2 (COX-2) adalah terinduksi, sehingga ekspresinya tergantung stimulus. Kedua COX memperantarai pengambilan molekul oksigen dengan siklisasi asam arakidonat menghasilkan C₉-C₁₁ endoperoksida C₁₅ hidroperoksida. Produk ini lazim disebut PGG₂, yang kemudian dimodifikasi secara cepat oleh peroksidase bagian dari enzim COX untuk menambah suatu gugus 15-hidroksil yang memiliki aktivitas biologi bernama PGH₂ (Katzung, 2004).

5.    Biosintesis tromboksan dari prostaglandin

Penarikan rantai samping prostaglandin membentuk suatu tromboksan (Gambar 7). Cincin peroksida dan siklopentana dari PGH₂ membelah dan menata ulang dirinya untuk membentuk tromboksan A₂ (TXA₂), yang mengandung cincin oksetan beranggota empat yang sangat tegang. Suatu hipotesis mekanisme radikal menunjukkan bahwa enzim juga membentuk senyawa equimolar dari asam hidroksiheptadekatrienoat dan malondialdehid dengan suatu reaksi fragmentasi. TXA₂ sangat tidak stabil dan siap bereaksi dengan nukleofil. Dalam suasana berair, TXA₂ bereaksi membentuk hemiasetal inaktif, tromboksan B₂ (TXB₂) (Katzung, 2004). Karena waktu paruh sangat pendek, TXA₂ terutama berfungsi sebagai mediator autokrin atau parakrin dalam jaringan di sekitarnya sekitar lokasi produksinya.

 

Gambar 7

Pembentukan tromboksan (TxA₂) dari prostaglandin (PGH₂)