La sintesi del colesterolo è un processo che avviene attraverso una sequenza di diversi passaggi biochimici che vanno dalla formazione del mevalonato, alla trasformazione di questo in unità di isoprene attivato che combinandosi tra di loro danno luogo alla formazione dello squalene, una molecola lineare di 30 atomi di carbonio, che a seguito di ciclizzazione porta alla formazione di lanosterolo che viene infine trasformato in colesterolo.Nella prima fase di questo processo si ha formazione del mevalonato attraverso tre successive reazioni che trasformano l'Acetil-Coenzima A in βidrossi-β-metil-glutaril-CoA il quale verrà successivamente trasformato in mevalonato.Di queste reazioni soltanto quella che porta alla formazione di β-idrossi-βmetil-glutaril-CoA avviene a livello mitocondriale, tutte le restanti reazioni avvengono a livello del citoplasma.Dapprima due molecole di Acetil-CoA vengono condensate da parte di una tiolasi in una molecola di Acetoacetil-CoA, la quale attraverso l'azione dell'enzima HMG-CoA sintetasi viene in seguito ulteriormente condensata con un'altra unità di Acetil-CoA portando alla formazione di una molecola di β-idrossi-β-metil-glutaril-CoA (HMG-CoA).Le reazioni che avvengono fino a questo punto sono parte di una via comune che permette la sintesi sia del colesterolo che degli isoprenoidi.Da ultimo l'enzima HMG-CoA reduttasi rimuove l'ultimo CoA portando alla formazione del mevalonato. Tale passaggio rappresenta la prima tappa obbligata della sintesi del colesterolo e costituisce uno stadio determinante per la cinetica di tale processo; la modulazione di questo step biochimico è il principale meccanismo di regolazione dell'intera biosintesi del colesterolo ed è un target terapeutico fondamentale nella terapia farmacologica dell'ipercolesterolemia.Nella seconda fase si ha la trasformazione del mevalonato in due unità di isoprene. In questo processo tre gruppi fosfato provenienti da tre molecole di ATP vengono trasferiti sul mevalonato portando alla formazione di una molecola di 3-fosfo-5-pirofosfomevalonato dalla quale viene successivamente rimosso il gruppo fosfato presente su C3 e il gruppo carbossile presente in C1 portando alla formazione di δ 3 -isopentenil difosfato, un composto a cinque atomi di carbonio caratterizzato da un doppio legame covalente intorno al carbonio centrale.Il δ 3 -isopentenil difosfato è la prima delle due unità isopreniche necessarie per la sintesi del colesterolo. La seconda di queste unità è ottenuta attraverso l'enzima isopentenil-difosfato isomerasi che conduce alla formazione di dimetilallil pirofosfato.La terza tappa del processo di sintesi che conduce alla formazione dello squalene inizia con la condensazione delle due unità isopreniche. Queste a seguito del distacco di un gruppo pirofosfato nella formazione di geranil difosfato vanno incontro ha una condensazione di tipo testa-coda catalizzata dall'enzima prenil-transferasi. Tale enzima catalizza anche la successiva reazione di condensazione testa-coda tra un ulteriore unità di isopentenil pirofosfato e il geranil pirofosfato responsabile della formazione del farnesil pirofosfato.Due unità di farnesil pirofosfato vengono ulteriormente condensate testa-testa tra di loro portando alla formazione del pre-squalene il quale viene infine ridotto dall'enzima squalene sintetasi, attraverso la rimozione dei gruppi fosfato restanti, a squalene. La quarta tappa della sintesi del colesterolo è rappresentata dalla conversione dello squalene in lanosterolo. Il primo step di tale processo viene catalizzato dall'enzima squalene monossigenasi il quale catalizza l'ossidazione dello squalene in squalene-2,3-epossido, lo squalene-2,3-epossido viene successivamente ciclizzato a lanosterolo da parte dell'enzima ossidosqualene-lanosterolo ciclasi la quale porta alla formazione del core centrale della futura molecola di colesterolo.La quinta tappa della sintesi è rappresentata da una lunga serie di reazioni consecutive che si svolge a livello della membrana del reticolo endoplasmatico e che porta alla formazione del colesterolo.Il colesterolo viene da ultimo esterificato da parte dell'enzima Acetil-CoA-Colesterolo Aciltransferasi (ACAT) che conferisce ulteriore idrofobicità alla molecola che verrà dunque conservata nell'epatocita stesso oppure sarà trasportata attraverso le apolipoproteine VLDL verso i tessuti che utilizzano colesterolo. 2 Regolazione della sintesi del colesterolo La reazione catalizzata dall'enzima HMG-CoA reduttasi è il principale punto di controllo della sintesi del colesterolo. Tale enzima permette la produzione di mevalonato all'interno dell'epatocita ed il prodotto della sua stessa reazione insieme al colesterolo agiscono anche da suoi inibitori attraverso un meccanismo di feedback negativo: maggiori sono i livelli di mevalonato e colesterolo nella cellula minore sarà l'attività di HMG-CoA reduttasi.La regolazione mediata dal colesterolo avviene attraverso l'inibizione della trascrizione dell'enzima HMG-CoA reduttasi tramite l'attivazione di sterol regulatory element-binding protein (SREBP), una proteina presente nel reticolo endoplasmatico e dotata di dominio SSD (Sterol-Sensing Domain).La proteina SREBP fa parte di una famiglia di proteine che regolano la trascrizione di molti geni legati al metabolismo e all'uptake cellulare del colesterolo e di altri lipidi.Le proteine della famiglia SREBP sono a loro volta regolate da parte della proteina Insig (Insulin induced gene), la quale quando presente in forma attiva inibisce l'attività di SREBP e induce la degradazione di HMG-CoA reduttasi.In generale in assenza di colesterolo la proteina SREBP presente nel reticolo endoplasmatico insieme alla proteina SCAP (SREBP Cleavage Activating Protein) interagiscono con le proteine Sar1GTP, Sec23 e Sec24 che ne permettono l'inserimento in vescicole di COPII e il successivo trasporto in direzione del cis-Golgi. A tale livello la proteina SCAP interagisce con le proteasi S1P e S2P presenti esclusivamente nel Golgi mediandone l'attività proteasica che porta al taglio della porzione citosolica di SREBP la quale a questo punto nella forma di SRE (sterol regulatory element) si sposta dal citosol allo spazio intranucleare dove agendo da fattore di trascrizione interagisce con il DNA e porta all'espressione dei geni codificanti per LDLR, HMG-CoA reduttasi e Insig. 3 L'espressione di LDLR porta all'aumento della captazione del LDL circolante mentre l'espressione di HMG-CoA reduttasi porta all'aumento della produzione di colesterolo endogeno, l'insieme di questi due processi porta all'aumento dei livelli di colesterolo intracellulare.Quando la concentrazione intracellulare di colesterolo sale quest'ultimo interagisce con i domini SSD di SCAP portando ad una modificazione conformazionale della proteina che permette a Insig di legarsi ad essa e a impedirne l'interazione con le proteine Sec23 e Sec24 necessarie al suo trasporto dal reticolo endoplasmatico al Golgi.Inoltre, il dominio SSD è presente anche sull'enzima HMG-CoA reduttasi il quale a seguito dell'interazione tra il colesterolo -o alcuni dei sui precursori quali il lanosterolo -e tale dominio viene legata da Insig che ne media la poliubiquitinazione e la conseguente distruzione di HMG-CoA reduttasi per mezzo del proteasoma. 4 Un'ulteriore via di regolazione avviene attraverso i microRNA.A seguito della trascrizione da DNA a RNA del gene codificante per SREBP, viene prodotta una corta sequenza di RNA codificata nell'introne compreso tra l'esone 16 e l'esone 17 del gene di SREBP che successivamente per mezzo degli enzimi DROSHA e DICER viene trasformata in miRNA-33a, un microRNA che ha come bersagli i trascritti dei geni ABCA1 e ABCG2 e del gene NPC1L portando di conseguenza all'innalzamento dei livelli di colesterolo e trigliceridi intracellulari. 5 La sintesi del colesterolo è caratterizzata da una variabilità circadiana che dipende da molteplici fattori tra cui grande importanza riveste il livello di attività della HMG-CoA reduttasi, la quale attraverso l'apporto di modificazioni post-traduzionali è regolata da diversi fattori ormoni quali l'insulina, il glucagone, i glucocorticoidi e gli ormoni tiroidei.L'insulina e gli ormoni tiroidei esercitano un controllo positivo sull'enzima HMG-CoA reduttasi stimolandone l'attività attraverso una via indiretta di fosforilazione/defosforilazione mediata da AMPK-chinasi. AMPK-chinasi attiva tramite fosforilazione l'enzima AMP-chinasi il quale a sua volta fosforila l'enzima HMG-CoA reduttasi portando alla sua inattivazione, al contrario l'attivazione della proteina fosfatasi porta all'attivazione di HMG-CoA reduttasi.Al contrario il glucagone inibisce l'attività dell'enzima HMG-CoA reduttasi attraverso un'azione inversa rispetto all'insulina aumentando l'attività dell'inibitore della proteina fosfatasi: in questa maniera HMG-CoA reduttasi non viene defosforilata e rimane nella forma inattiva.Dal confronto dell'attività regolatoria dei due ormoni sembra che l'attività promuovente dell'insulina sia superiore all'attività inibitoria del glucagone. Assorbimento e trasporto del colesterolo e degli altri lipidi: le lipoproteine Il colesterolo ed i trigliceridi per la loro natura idrofobica non possono essere disciolti nel sangue e per questo motivo il loro trasporto avviene sotto forma di complessi lipoproteici.Ogni lipoproteina è composta da un centro idrofobico circondato da un guscio idrofilo composto dal versante polare dei fosfolipidi, da colesterolo esterificato e da proteine.La componente proteica è rappresentata dalle apolipoproteine le quali svolgono diverse funzioni quali solubilizzare i lipidi idrofobici e contenere segnali cellulo-specifici.Le lipoproteine sono secrete dal fegato e dall'intestino e vengono classificate a seconda della loro densità in: chilomicroni, chilomicroni remnants, very low density lipoproteins (VLDL), intermediate density lipoproteins (IDL), low-density lipoproteins (LDL), and high-density lipoproteins (HDL). Queste classi presentano numerosi ulteriori sottotipi.Le lipoproteine sono entità dinamiche e possono modificare la propria classe attraverso il rilascio o l'acquisizione di componente lipidica o proteica scambiata con altre lipoproteine o con cellule. 1 Le lipoproteine sono responsabili anche del trasporto delle vitamine liposolubili A,D,E,K. 6 