Allgemeine chemische Strukturen von 1,2-Diacylglycerinen (oben) und 1,3-Diacylglycerinen (unten), wobei R 1 und R 2 Fettsäureseitenketten sind.

Ein Diglycerid oder Diacylglycerin ( DAG ) ist ein Glycerid, das aus zwei Fettsäureketten besteht, die über Esterbindungen kovalent an ein Glycerinmolekül gebunden sind . [ 1 ] Es existieren zwei mögliche Formen: 1,2-Diacylglycerine und 1,3-Diacylglycerine. Diglyceride sind natürliche Bestandteile von Nahrungsfetten, treten jedoch im Vergleich zu Triglyceriden in geringerer Menge auf . [ 2 ] DAGs können als Tenside wirken und werden häufig als Emulgatoren in verarbeiteten Lebensmitteln eingesetzt. DAG-angereichertes Öl (insbesondere 1,3-DAG) wurde aufgrund seiner Fähigkeit, die Ansammlung von Körperfett zu hemmen, intensiv als Fettersatz untersucht ; [ 3 ] [ 4 ] mit einem jährlichen Gesamtumsatz von ca. 200 Millionen US-Dollar in Japan seit seiner Einführung Ende der 1990er Jahre bis 2009. [ 3 ]

Produktion

Diglyceride sind ein geringfügiger Bestandteil vieler Samenöle und liegen normalerweise in einer Konzentration von etwa 1–6 % vor; im Falle von Baumwollsamenöl sogar bei bis zu 10 %. [ 5 ] Die industrielle Herstellung erfolgt primär durch eine Glycerolysereaktion zwischen Triglyceriden und Glycerin. Als Rohstoffe hierfür können entweder Pflanzenöle oder tierische Fette dienen . [ 6 ]

Lebensmittelzusatzstoff

Diglyceride, meist in einer Mischung mit Monoglyceriden ( E471 ), sind gängige Lebensmittelzusatzstoffe, die vorwiegend als Emulgatoren eingesetzt werden . Die in den Nährwertangaben für Gesamtfett, gesättigte Fettsäuren und Transfette angegebenen Werte berücksichtigen nicht die in Mono- und Diglyceriden enthaltenen Fettsäuren. Sie sind häufig Bestandteil von Backwaren, Getränken, Eiscreme , Erdnussbutter , Kaugummi , Backfett , Schlagsahne, Margarine , Süßwaren und einigen Snacks wie Pringles .

Biologische Funktionen

Aktivierung der Proteinkinase C

Die Spaltung von PIP2 in IP3 und DAG initiiert die intrazelluläre Kalziumfreisetzung und die PKC-Aktivierung. Hinweis: PLC ist kein Zwischenprodukt, wie die Abbildung möglicherweise fälschlicherweise vermuten lässt; es katalysiert vielmehr die IP3/DAG-Trennung.

In der biochemischen Signalübertragung fungiert Diacylglycerol als sekundärer Botenstoff und entsteht durch die Hydrolyse des Phospholipids Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PIP₂ ) durch das membrangebundene Enzym Phospholipase C (PLC) , das in derselben Reaktion Inositoltrisphosphat (IP₃ ) produziert . Während Inositoltrisphosphat ins Zytosol diffundiert, verbleibt Diacylglycerol aufgrund seiner hydrophoben Eigenschaften in der Plasmamembran . IP₃ stimuliert die Freisetzung von Calciumionen aus dem glatten endoplasmatischen Retikulum , während DAG ein physiologischer Aktivator der Proteinkinase C (PKC) ist. Die DAG-Produktion in der Membran erleichtert die Translokation von PKC vom Zytosol zur Plasmamembran .

Munc13/UNC-13-Aktivierung

Es wurde gezeigt, dass Diacylglycerol einige seiner exzitatorischen Wirkungen auf die Vesikelfreisetzung durch Interaktionen mit der präsynaptischen Priming-Proteinfamilie Munc13 ausübt , die von den menschlichen Genen UNC13A und UNC13B kodiert wird . Die Bindung von DAG an die C1-Domäne von UNC13 erhöht die Fusionsfähigkeit synaptischer Vesikel, was zu einer verstärkten Freisetzung führt. [ 7 ]

Diacylglycerol kann durch die tumorfördernden Verbindungen Phorbolester nachgeahmt werden . [ 8 ]

Andere

Neben der Aktivierung von PKC hat Diacylglycerol eine Reihe weiterer Funktionen in der Zelle :

Stoffwechsel

Glycerin-3-phosphat

Die Synthese von Diacylglycerin beginnt mit Glycerin-3-phosphat , das hauptsächlich aus Dihydroxyacetonphosphat , einem Produkt der Glykolyse (üblicherweise im Zytoplasma von Leber- oder Fettgewebszellen), gewonnen wird. Glycerin-3-phosphat wird zunächst mit Acyl - Coenzym A ( Acyl-CoA ) zu Lysophosphatidsäure acyliert , welche anschließend mit einem weiteren Molekül Acyl-CoA zu Phosphatidsäure acyliert wird . Die Phosphatidsäure wird dann dephosphoryliert, wodurch Diacylglycerin entsteht.

Nahrungsfette bestehen hauptsächlich aus Triglyceriden . Da Triglyceride vom Verdauungssystem nicht aufgenommen werden können, müssen sie zunächst enzymatisch in Monoacylglycerin , Diacylglycerin oder freie Fettsäuren gespalten werden. Diacylglycerin ist eine Vorstufe von Triacylglycerin (Triglycerid), das durch die Anlagerung einer dritten Fettsäure an Diacylglycerin unter Katalyse der Diglycerid-Acyltransferase entsteht .

Da Diacylglycerin über Phosphatidsäure synthetisiert wird, enthält es üblicherweise eine gesättigte Fettsäure an der C-1-Position des Glycerinanteils und eine ungesättigte Fettsäure an der C-2-Position. [ 9 ]

Diacylglycerol kann durch Diacylglycerolkinase zu Phosphatidsäure phosphoryliert werden .

Insulinresistenz

Die Aktivierung von PKC-θ durch Diacylglycerol kann im Muskel durch die Verringerung der IRS1- assoziierten PI3K- Aktivität zu Insulinresistenz führen . [ 10 ] Ebenso kann die Aktivierung von PKCε durch Diacylglycerol in der Leber Insulinresistenz verursachen. [ 10 ] [ 11 ]

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ IUPAC , Kompendium der chemischen Terminologie , 5. Aufl. (das „Goldene Buch“) (2025). Online-Version: (2006–) „ Glyceride “. doi : 10.1351/goldbook.G02647
  2. ^ „Toxikologische Bewertung einiger Lebensmittelzusatzstoffe, einschließlich Trennmittel, antimikrobielle Mittel, Antioxidantien, Emulgatoren und Verdickungsmittel“ . Weltgesundheitsorganisation.
  3. ^ a b Phuah, Eng-Tong; Tang, Teck-Kim; Lee, Yee-Ying; et al. (2015). „Review on the Current State of Diacylglycerol Production Using Enzymatic Approach“ (PDF) . Food and Bioprocess Technology . 8 (6): 1169–1186 . doi : 10.1007/s11947-015-1505-0 . ISSN 1935-5130 . S2CID 84353775 .  
  4. ^ Lo, Seong-Koon; Tan, Chin-Ping; Long, Kamariah; et al. (2008). „Diacylglycerolöl – Eigenschaften, Prozesse und Produkte: Ein Überblick“ (PDF) . Food and Bioprocess Technology . 1 (3): 223–233 . doi : 10.1007/s11947-007-0049-3 . ISSN 1935-5130 . S2CID 86604260 .  
  5. ^ Flickinger, Brent D.; Matsuo, Noboru (Februar 2003). „Nährwerteigenschaften von DAG-Öl“. Lipids . 38 ( 2): 129–132 . doi : 10.1007/s11745-003-1042-8 . PMID 12733744. S2CID 4061326 .  
  6. ^ Sonntag, Norman OV (1982). „Glycerolyse von Fetten und Methylestern – Status, Übersicht und Kritik“. Journal of the American Oil Chemists' Society . 59 (10): 795A– 802A. doi : 10.1007/BF02634442 . ISSN 0003-021X . S2CID 84808531 .  
  7. ^ Hu Z., Meunier FA (2023). „Funktionelle Rollen von UNC-13/Munc13 und UNC-18/Munc18 in der Neurotransmission“ . Advances in Neurobiology . 33 : 203–231. PMID 37615868 . 
  8. ^ Blumberg, Peter M. (1988). „Protein Kinase C as the Receptor for the Phorbol Ester Tumor Promoters: Sixth Rhoads Memorial Award Lecture“ . Cancer Research . 48 (1): 1–8 . PMID 3275491 . 
  9. ^ Berg J, Tymoczko JL, Stryer L (2006). Biochemie (6. Aufl.). San Francisco: WH Freeman. ISBN 0-7167-8724-5Die
  10. ^ a b Erion DM, Shulman GI (2010). „Diacylglycerol-vermittelte Insulinresistenz“ . Nature Medicine . 16 (4): 400–402 . doi : 10.1038/nm0410-400 . PMC 3730126. PMID 20376053 .  
  11. ^ Petersen MC, Madiraju AK, Gassaway BM, et al. (2016). „Die Phosphorylierung des Insulinrezeptors an Thr1160 vermittelt die lipidinduzierte Insulinresistenz der Leber“ . Journal of Clinical Investigation . 126 (11): 4361–4371 . doi : 10.1172/JCI86013 . PMC 5096902. PMID 27760050 .