Ацил-КоА-дегидрогеназы, также ACADs (сокр. от англ. Acyl-CoA dehydrogenases, КФ 1.3.99.3) — семейство ферментов из класса оксидоредуктаз, которые катализируют реакции переноса протона (дегидрогенизация) от субстрата — ацил-КоА жирной кислоты на электрон-переносящий флавопротеин (FAD), участвуют в процессе β-окисления. Результатом реакции является образование двойной связи расположенной между атомами С2 (α) и С3 (β) в молекуле тиоэфира субстрата (ацил-КоА)[1].
Образовавшийся продукт реакции тиоэфир ненасыщенной жирной кислоты (транс-Δ2-еноил-КоА) имеет двойную связь в транс-положении.
ACADs могут быть разделены на три группы в зависимости от их специфики для коротко-, средне- и длинноцепочечных ацил-КоА жирных кислот. Несмотря на различия длины цепей субстрата, все виды ACADs механистически подобны. Различия в ферментах происходит на основе расположения активного центра в аминокислотной последовательности[2].
Ферменты ACADs идентифицированы у многих животных (9 важнейших ферментов), а том числе нематод[3], а также у растений[4], грибов[5] и бактерий[6]. Пять из этих девяти ферментов участвуют в β-окислении жирных кислот (SCAD, MCAD, LCAD, VLCAD, и VLCAD2), а остальные четыре участвуют в метаболизме аминокислот с разветвлённой цепью (i3VD, i2VD, GD и iBD). Большинство ацил-КоА-дегидрогеназ являются α4-гомотетрамерами, а в двух случаях (для очень длинноцепочечных жирных кислотных субстратов) они являются α2-гомодимерами. Был обнаружен дополнительный класс ацил-КoA-дегидрогеназ, который катализирует реакции α,β-ненасыщенности с стероил-КoA-тиоэфирами в некоторых типах бактерий[7][8]. Было продемонстрировано, что этот класс ACAD образует гетеротетрамеры α2β2, а не обычный гомотетрамер α4, белковая архитектура, которых развилась для того, чтобы разместить гораздо больший по размеру стероил-КoA-субстрат[9][10].
Наиболее изученной структурой среди ферментов данной группы является структура Ацил-КоА-дегидрогеназы жирных кислот со средней цепью (MCAD, КФ 1.3.8.7). Она представлена в виде тетрамера, в каждой субъединице которой содержится по 400 аминокислотных остатков и 1 молекула FAD на один мономер. Тетрамер классифицируют как «димер димера», имеющий общий диаметр в 90 Å (9 нм).
Простетическая группа — FAD связывается с тремя доменами мономера, где вносит существенный вклад в общую стабильность фермента. Ацил-КоА жирных кислот полностью связывается с каждым мономером фермента. Активный центр выровнен аминокислотными остатками F252, T255, V259, T96, T99, A100, L103, Y375, Y375 и E376.