Fettsäuren haben an einem Ende eine saure Gruppe, die mit einer wasserabweisenden Kohlenwasserstoffkette verbunden ist. Sie sind sehr wichtige zelluläre Komponenten, die strukturelle Funktionen als Membrankomponenten, Signalfunktionen als Hormone und als Energiequellen für den Stoffwechsel erfüllen. Der Mensch nimmt viele Arten von Fettsäuren über die Nahrung auf, aber mehrere Arten müssen vom Körper synthetisiert werden. Die Fettsäuresynthese wird bei Säugetieren durch ein großes Paar von Proteinen vermittelt, die eine Reihe verschiedener Enzyme enthalten, die zusammenarbeiten und als Fettsäuresynthase (FAS) bekannt sind.
Dieses enzymatische System ist hochkomplex und führt eine Reihe verschiedener biochemischer Reaktionen durch, die alle zur Synthese einer Fettsäure führen. Die grundlegende Reaktion der Fettsäuresynthese besteht darin, Moleküle, die aus zwei Kohlenstoffeinheiten bestehen, zu längeren Ketten zu verbinden, um Fettsäuren zu bilden. Die von Säugetieren gebildete Fettsäure ist die 16-Kohlenstoff-lange Verbindung Palmitinsäure, auch bekannt als C16. Palmitinsäure ist eine gesättigte Fettsäure, d.h. sie enthält keine Doppelbindungen. Die Biosynthese dieser Verbindung findet im Zytosol statt und es besteht keine Assoziation mit Membranen.
Die Synthese von Palmitinsäure erfordert mehr als nur die beiden Kohlenstoff-Fettsäure-Vorstufen und die Fettsäure-Synthase. Es erfordert auch einen Cofaktor, bei dem es sich um eine Nichtproteinkomponente handelt, die lose mit einem Enzym verbunden ist. Der Cofaktor CoA ist eine schwefelhaltige Verbindung, die jede der Chemikalien begleitet, die als Kohlenstoffquellen für die Fettsäurekette dienen. Die Quelle der zwei Kohlenstoffeinheiten, die der wachsenden Fettsäurekette hinzugefügt werden sollen, ist der Drei-Kohlenstoff-Cofaktor Malonyl-CoA, der aus der Zwei-Kohlenstoff-Verbindung Acetyl-CoA hergestellt wird.
Die Fettsäuresynthase muss zuerst durch Kontakt mit Acetyl-CoA aktiviert werden. Nach dieser Reaktion verlängert FAS sequentiell die entstehende Fettsäurekette unter Verwendung von Kohlenstoffgruppen, die von Malonyl-CoA gespendet wurden. Dieser Prozess erfordert eine Reihe unterschiedlicher chemischer Reaktionen. Während die Kette wächst, wird sie von einem Enzym zum nächsten weitergegeben, bis sie ihre endgültige Länge von 16 Kohlenstoffatomen erreicht hat. Dann wird es aus dem Protein freigesetzt.
Es gibt zwei Arten von Fettsäuresynthase. FAS Typ I ist der Säugetiertyp, der Palmitinsäure nur durch Verwendung eines großen Proteinpaares produziert, von denen jedes mehrere verschiedene Enzyme enthält. Im Gegensatz dazu wird FAS Typ II von Bakterien und Pflanzen verwendet. Dieser Multi-Enzym-Komplex hat einzelne Enzyme als separate Proteine, die sich zusammenschließen. Ein Typ-II-Komplex kann zusätzliche Arten von Fettsäuren herstellen, ist aber nicht so effizient wie das Säugetier-Typ-I-FAS.