脂肪酸の合成
シアノバクテリアなど一部の好気性細菌および真核生物は好気性の(酸素分子を必要とする)不飽和脂肪酸合成経路をもっている。不飽和結合の導入はデサチュレーゼと呼ばれる酵素群により触媒され、この酵素反応に酸素が必要となる。炭素鎖のうち不飽和化する部位に応じてそれぞれ異なるデサチュレーゼが存在する。例えば、哺乳類にはΔデサチュラーゼ、Δデサチュラーゼ、Δデサチュラーゼの3種類が存在する。実際には哺乳類では、デサチュレーゼを含む酵素複合体(NADH-シトクロームb5 レダクターゼ、シトクロームb5、およびデサチュレーゼ)が不飽和化反応を進行させる。
炭化水素環をもつ脂肪酸は一部の植物や細菌に見られる。シクロプロパン環をもつ脂肪酸は、不飽和脂肪酸中の不飽和結合にメチル基を導入することで合成される(植物、大腸菌など)。一方、嫌気的アンモニア酸化(アナモックス; Anammox)を行うプランクトミケス門の細菌(Brocadiales)は、シクロブタン環が複数縮合したラデラン酸(Ladderaneを参照)と呼ばれる特殊な脂肪酸と、ラデラン酸から構成されるグリセロ脂質をもつ。ラデラン酸の生合成経路は現在も判明していないが、人工的な化学合成方法は知られている。
シクロブタン以上の炭素数の環をもつ脂肪酸も知られている。ω-アリシクロ脂肪酸(ω-alicyclic fatty acid)は、炭素数4−7の炭化水素環をω末端にもつ脂肪酸である。多くの場合、シクロヘキサン環(炭素数6)をもちω-シクロへキシル脂肪酸(ω-cyclohexyl fatty acid)と呼ばれる。右図は、直鎖部分の炭素数が11のω-シクロへキシル脂肪酸である。ω-アリシクロ脂肪酸の生合成はFASによる分岐脂肪酸の合成と同じで、プライマーに環状構造をもつ化合物が使用されている。
飽和脂肪酸の伸長反応は4つの段階に分かれ、アセチルACP(炭素数2)を出発物質としてマロニルACP(炭素数3)が逐次縮合(クライゼン縮合)していく循環回路を構成する。縮合にあたって1分子のCO2が放出されるため、1サイクル(下の4つの反応)ごとに炭素数は2個ずつ増加していく。
反応式で書くと以下のようになる。
アセチルACP + マロニルACP → アセトアセチルACP(C4) + CO2 + ACP
アセトアセチルACP + NADPH → 3-ヒドロキシブチリルACP(C4) + NADP
3-ヒドロキシブチリルACP → クロトニルACP(C4) + H2O
クロトニルACP + NADPH → ブチリルACP(C4) + NADP
ブチリルACP + マロニルACP → カプリルACP(C6) + ACP + CO2
反応5は反応1と同じで、生成したC4ブチリルACPに次のマロニルACPが縮合する。