التخليق من الصفر

في الكيمياء ، يُشير مصطلح " التخليق من الصفر" ( من اللاتينية ، ويعني " من الجديد " ) إلى تخليق جزيئات معقدة من جزيئات بسيطة كالسكريات أو الأحماض الأمينية ، بدلاً من إعادة تدويرها بعد تحللها جزئياً . فعلى سبيل المثال، لا حاجة للنيوكليوتيدات في النظام الغذائي لأنها تُبنى من جزيئات أولية صغيرة كالفورمات والأسبارتات . أما الميثيونين ، فهو ضروري في النظام الغذائي لأنه ، مع إمكانية تحلله إلى هوموسيستين ثم إعادة تكوينه منه ، لا يُمكن تخليقه من الصفر . 

لا تستخدم مسارات التخليق الحيوي للنيوكليوتيدات قواعد حرة: الأدينين (A)، والجوانين (G)، والسيتوزين (C)، والثايمين (T)، واليوراسيل (U). تُبنى حلقة البيورين ذرةً واحدةً أو بضع ذرات في كل مرة، وترتبط بالريبوز طوال العملية. ^{[ 1 ]} تُصنّع حلقة البيريميدين على شكل أوروتات ، وترتبط بفوسفات الريبوز ، ثم تُحوّل لاحقًا إلى نيوكليوتيدات البيريميدين الشائعة .

يُعدّ الكوليسترول مكونًا بنيويًا أساسيًا لأغشية الخلايا الحيوانية . كما يُستخدم الكوليسترول كمادة أولية لتخليق الهرمونات الستيرويدية ، والأحماض الصفراوية ^{[ 2 ]} ، وفيتامين د . في الثدييات ، يُمتص الكوليسترول إما من مصادر غذائية أو يُصنّع داخليًا . ويحدث ما يصل إلى 70-80% من تصنيع الكوليسترول الداخلي في الكبد ، بينما يحدث حوالي 10% منه في الأمعاء الدقيقة . ^{[ 3 ]} تحتاج الخلايا السرطانية إلى الكوليسترول لأغشية خلاياها، لذا فهي تحتوي على العديد من الإنزيمات اللازمة لتصنيع الكوليسترول الداخلي من أسيتيل مرافق الإنزيم أ . ^{[ 3 ]}

تُعرف عملية تكوين الدهون من الصفر (DNL) بأنها العملية التي يتم من خلالها تحويل الكربوهيدرات الزائدة ^{[ 4 ]} من الدورة الدموية إلى أحماض دهنية ، والتي يمكن تحويلها بدورها إلى دهون ثلاثية أو دهون أخرى. ^{[ 5 ]} كما يمكن أن يكون الأسيتات وبعض الأحماض الأمينية (وخاصة الليوسين والإيزوليوسين ) مصادر للكربون في عملية تكوين الدهون من الصفر. ^{[ 6 ]}

في الوضع الطبيعي، تحدث عملية تكوين الدهون من جديد بشكل أساسي في الأنسجة الدهنية . ولكن في حالات السمنة ، أو مقاومة الأنسولين ، أو داء السكري من النوع الثاني ، تنخفض هذه العملية في الأنسجة الدهنية (حيث يُعد البروتين الرابط لعنصر الاستجابة للكربوهيدرات (ChREBP) عامل النسخ الرئيسي )، بينما تزداد في الكبد (حيث يُعد البروتين الرابط لعنصر تنظيم الستيرول 1 (SREBP-1c) عامل النسخ الرئيسي). ^{[ 5 ]} يُنشط ChREBP عادةً في الكبد بواسطة الجلوكوز (بشكل مستقل عن الأنسولين). ^{[ 7 ]} تؤدي السمنة واتباع نظام غذائي غني بالدهون إلى انخفاض مستويات البروتين الرابط لعنصر الاستجابة للكربوهيدرات في الأنسجة الدهنية. ^{[ 5 ]} في المقابل، يؤدي ارتفاع مستويات الأنسولين في الدم، نتيجة تناول وجبة غنية بالكربوهيدرات أو مقاومة الأنسولين، إلى تحفيز قوي لتعبير SREBP-1c في الكبد. ^{[ 7 ]} يؤدي انخفاض تكوين الدهون من جديد في الأنسجة الدهنية ، وزيادة تكوين الدهون من جديد في الكبد نتيجة السمنة ومقاومة الأنسولين، إلى الإصابة بمرض الكبد الدهني .

يُنشّط استهلاك الفركتوز (على عكس الجلوكوز) كلاً من SREBP-1c وChREBP بطريقة مستقلة عن الأنسولين. ^{[ 8 ]} على الرغم من إمكانية تحويل الجلوكوز إلى جليكوجين في الكبد، إلا أن الفركتوز يزيد بشكل ملحوظ من تكوين الدهون في الكبد، مما يرفع مستوى الدهون الثلاثية في البلازما، أكثر من الجلوكوز. ^{[ 8 ]} علاوة على ذلك، عند تناول كميات متساوية من المشروبات المُحلاة بالجلوكوز أو الفركتوز، لا يتسبب مشروب الفركتوز في زيادة أكبر في مستوى الدهون الثلاثية في البلازما فحسب، بل يتسبب أيضًا في زيادة أكبر في دهون البطن . ^{[ 8 ]}

يرتفع معدل تكوين الدهون من الكربوهيدرات (DNL) في مرض الكبد الدهني غير الكحولي (NAFLD)، ويُعدّ سمة مميزة لهذا المرض. ^{[ 9 ]} بالمقارنة مع الأفراد الأصحاء، يُلاحظ لدى مرضى الكبد الدهني غير الكحولي زيادة في معدل تكوين الدهون من الكربوهيدرات بمعدل 3.5 أضعاف. ^{[ 9 ]}

تُنظَّم عملية تصنيع الأحماض الدهنية من الصفر بواسطة إنزيمين هامين، هما أسيتيل-CoA كاربوكسيلاز وسينثاز الأحماض الدهنية . ^{[ 6 ]} إنزيم أسيتيل-CoA كاربوكسيلاز مسؤول عن إضافة مجموعة كربوكسيل إلى أسيتيل-CoA، مُنتجًا مالونيل-CoA. بعد ذلك، إنزيم سينثاز الأحماض الدهنية مسؤول عن تحويل مالونيل-CoA إلى سلسلة من الأحماض الدهنية. لا تُعدّ عملية تصنيع الأحماض الدهنية من الصفر نشطة بشكل رئيسي في الخلايا البشرية، لأن النظام الغذائي هو المصدر الرئيسي لها. ^{[ 10 ]} لذا، تُعتبر مساهمًا ثانويًا في استتباب دهون الدم. ^{[ 4 ]} في الفئران، يزداد تصنيع الأحماض الدهنية من الصفر في الأنسجة الدهنية البيضاء عند التعرض لدرجات حرارة منخفضة، وهو ما قد يكون مهمًا للحفاظ على مستويات الدهون الثلاثية في الدم، ولتوفير الأحماض الدهنية اللازمة لتوليد الحرارة أثناء التعرض المطول للبرد. ^{[ 11 ]}

يشير مصطلح "تخليق الحمض النووي من الصفر" إلى إنشاء الحمض النووي صناعيًا، وليس إلى تجميع أو تعديل تسلسلات الحمض النووي الطبيعية الأولية. ^{[ 12 ]} يتبع التخليق الأولي للأوليغونوكليوتيدات تخليق الجينات صناعيًا ، ثم عملية الاستنساخ وتصحيح الأخطاء والتحقق، والتي غالبًا ما تتضمن استنساخ الجينات في بلازميدات في بكتيريا الإشريكية القولونية أو الخميرة . ^{[ 12 ]}

إن إنزيم البرايميز هو بوليميراز الحمض النووي الريبي ، ويمكنه إضافة بادئ إلى سلسلة موجودة تنتظر التضاعف. أما بوليميراز الحمض النووي فلا يستطيع إضافة البادئات، ولذلك فهو يحتاج إلى البرايميز لإضافة البادئ من الصفر .

• استقلاب البيورين والبيريميدين
• التخليق الحيوي للنيوكليوتيدات البيورينية