Chlorophyll-derived fatty acids regulate expression of lipid metabolizing enzymes in liver - a nutritional opportunity

Department of Biochemistry, University of Münster, Wilhem-Klemm-Str. 2, 48149 Münster, Germany

Abstract

Nutritional values of fatty acid classes are normally discussed on the basis of their saturated, monounsaturated and polyunsaturated structures with implicit understanding that they are straight-chain. Here we focus on chlorophyll-derived phytanic and pristanic acids that are minor isoprenoid branched-chain lipid constituents in food, but of unknown nutritional value. After describing the enzyme machinery that degrades these nutrient fatty acids in the peroxisome, we show by the criteria of a mouse model and of a human cell culture model that they induce with high potency expression of enzymes responsible for beta-oxidation of straight-chain fatty acids in the peroxisome. We summarize present mechanistic knowledge on fatty acid signaling to the nucleus, which involves protein/protein contacts between peroxisome proliferator activated receptor (PPAR) and fatty acid binding protein (FABP).

In this signaling event the branched-chain fatty acids are the most effective ones. Finally, on the basis of this nutrient-gene interaction we discuss nutritional opportunities and therapeutic aspects of the chlorophyll-derived fatty acids.

Résumé

Les valeurs nutritives des différentes classes d’acides gras sont généralement évaluées à partir de leurs structures saturées, mono-insaturées et poly-insaturées, en considérant implicitement que ce sont des chaînes linéaires. Dans cet article, nous nous intéressons aux acides phytanique et pristanique, dérivés de la chlorophylle, qui sont des constituants lipidiques isoprénoïques ramifiés, mineurs dans l’alimentation, mais dont la valeur nutritionnelle est inconnue. Après une description de la machinerie enzymatique responsable de la dégradation de ces acides gras alimentaires dans le peroxysome, nous montrons, en utilisant comme modèle la souris et une lignée cellulaire humaine, qu’ils induisent fortement l’expression des enzymes responsables de la beta-oxydation des acides gras à chaîne linéaire dans le peroxysome. Nous résumons les connaissances actuelles sur le mécanisme de la transduction du signal des acides gras dans le noyau, qui implique des contacts protéine/protéine entre un récepteur activé proliférateur du peroxysome (PPAR) et une protéine de liaison des acides gras (FABP). Dans cette étape de transduction, les acides gras ramifiés sont même les plus efficaces. Enfin, sur la base de cette interaction nutriment/gène, nous discutons les possibilités nutritives et les aspects thérapeutiques des acides gras dérivés de la chlorophylle.