Ацил-КоА - это группа коферментов, которые метаболизируют жирные кислоты . Ацил-КоА восприимчивы к бета-окислению , образуя в конечном итоге ацетил-КоА . Ацетил-КоА входит в цикл лимонной кислоты , в конечном итоге образуя несколько эквивалентов АТФ . Таким образом, жиры превращаются в АТФ, универсальный биохимический носитель энергии.
Функции
Активация жирных кислот
Жиры расщепляются путем преобразования в ацил-КоА. Это преобразование является ответом на высокие энергетические потребности, такие как упражнения. [1] Окислительное разложение жирных кислот - это двухэтапный процесс, катализируемый ацил-КоА синтетазой . Жирные кислоты превращаются в их ацилфосфат, предшественник ацил-КоА. Последнее преобразование опосредуется ацил-КоА-синтазой »
- ацил-P + HS-CoA → ацил-S-CoA + P i + H +
В зависимости от длины цепи жирной кислоты используются три типа ацил-КоА-синтаз. [2] Например, субстратами для ацил-КоА-синтазы со средней длиной цепи являются жирные кислоты с 4-11 атомами углерода. [3] Фермент ацил-КоА тиоэстераза берет ацил-КоА с образованием свободной жирной кислоты и кофермента А. [3]
Бета-окисление ацил-КоА
Второй этап разложения жирных кислот - это бета-окисление. Бета-окисление происходит в митохондриях. [4] После образования в цитозоле ацил-КоА транспортируется в митохондрии, место бета-окисления. Для транспорта ацил-КоА в митохондрии требуется карнитин-пальмитоилтрансфераза 1 (CPT1), которая превращает ацил-КоА в ацилкарнитин, который транспортируется в матрикс митохондрий. [1] Попав в матрицу, ацилкарнитин снова превращается в ацил-КоА с помощью CPT2. [4] Бета-окисление может начаться сейчас, когда ацил-КоА находится в митохондриях.
Бета-окисление ацил-КоА происходит в четыре стадии.
1. Ацил-КоА-дегидрогеназа катализирует дегидрирование ацил-КоА, создавая двойную связь между альфа- и бета-атомами углерода. [5] FAD - акцептор водорода, дающий FADH2. [6]
2. Эноил-КоА-гидраза катализирует добавление воды через вновь образованную двойную связь с образованием спирта. [4] [5]
3. 3-гидроксиацил-КоА дегидрогеназа окисляет спиртовую группу до кетона. [4] НАДН производится из НАД + . [5]
4. Тиолаза расщепляется между альфа-углеродом и кетоном, высвобождая одну молекулу ацетил-КоА и ацил-КоА, которая теперь на 2 атома углерода короче. [5]
Этот четырехэтапный процесс повторяется до тех пор, пока ацил-КоА не удалит все атомы углерода из цепи, оставив только ацетил-КоА. Во время одного цикла бета-окисления ацил-КоА создает одну молекулу ацетил-КоА, FADH2 и NADH. [6] Ацетил-КоА затем используется в цикле лимонной кислоты, в то время как FADH2 и NADH отправляются в цепь переноса электронов . [7] Все эти промежуточные продукты в конечном итоге обеспечивают организм энергией, поскольку в конечном итоге они превращаются в АТФ . [7]
Бета-окисление, как и альфа-окисление, также происходит в пероксисоме . [1] Пероксисома отвечает за бета-окисление жирных кислот, содержащих более 20 атомов углерода в цепи, потому что пероксисома содержит ацил-КоА-синтетазы с очень длинной цепью . [8] Эти ферменты лучше оснащены для окисления ацил-КоА с длинными цепями, с которыми митохондрии не могут справиться.
Пример использования стеариновой кислоты
Бета-окисление удаляет 2 атома углерода за раз, поэтому при окислении жирной кислоты с 18 атомами углерода, такой как стеариновая кислота , потребуется 8 циклов, чтобы полностью разрушить ацил-КоА. [8] Это произведет 9 ацетил-КоА, каждый из которых содержит 2 атома углерода, 8 FADH2 и 8 NADH.
Клиническое значение
Сердечная мышца в первую очередь метаболизирует жир для получения энергии, и метаболизм ацил-КоА был идентифицирован [9] как критическая молекула на ранней стадии отказа насоса сердечной мышцы.
Содержание ацил-КоА в клетках коррелирует с инсулинорезистентностью, предполагая, что он может опосредовать липотоксичность в нежировых тканях. [10] Ацил-КоА: диацилглицерин ацилтрансфераза (DGAT) играет важную роль в энергетическом метаболизме из-за ключевого фермента в биосинтезе триглицеридов. Синтетическая роль DGAT в жировой ткани, такой как печень и кишечник, местах, где эндогенные уровни его активности и синтеза триглицеридов высоки и сравнительно ясны. Кроме того, любые изменения уровней активности могут вызвать изменения системной чувствительности к инсулину и энергетического гомеостаза. [11]
Редкое заболевание, называемое множественной недостаточностью ацил-КоА-дегидрогеназы (MADD) [12], представляет собой нарушение метаболизма жирных кислот. Ацил-КоА важен, потому что этот фермент помогает производить ацил-КоА из свободных жирных кислот, и это активирует метаболизм жирных кислот. Это нарушенное окисление жирных кислот приводит к множеству различных симптомов, включая тяжелые симптомы, такие как кардиомиопатия и заболевание печени, и легкие симптомы, такие как эпизодическое метаболическое разложение, мышечная слабость и дыхательная недостаточность. MADD - это генетическое заболевание, вызванное мутацией генов ETFA, ETFB и ETFDH. MADD известен как «аутосомно-рецессивное заболевание» [12], потому что для того, чтобы получить это заболевание, необходимо получить этот рецессивный ген от обоих родителей.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ a b c Талли, Джейкоб Т .; Мохиуддин, Шамим С. (2020), «Биохимия, окисление жирных кислот» , StatPearls , Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID 32310462 , получено 23 февраля 2021 г.
- ^ Бланко, Антонио; Бланко, Густаво (2017). «Липидный обмен». Медицинская биохимия . С. 325–365. DOI : 10.1016 / B978-0-12-803550-4.00015-X . ISBN 978-0-12-803550-4.
- ^ а б Бхагаван, Невада; Ха, Чун-Ын (2015). «Липиды I: жирные кислоты и эйкозаноиды». Основы медицинской биохимии . С. 269–297. DOI : 10.1016 / B978-0-12-416687-5.00016-6 . ISBN 978-0-12-416687-5.
- ^ а б в г «Бета-окисление жирных кислот | Abcam» . www.abcam.com . Проверено 23 февраля 2021 .
- ^ а б в г «6.11: Окисление жирных кислот» . Биология LibreTexts . 2016-02-26 . Проверено 23 февраля 2021 .
- ^ а б Редакторы, BD (03.06.2017). «Бета-окисление» . Биологический словарь . Проверено 23 февраля 2021 .CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
- ^ а б «6.32 Окисление жирных кислот (бета-окисление) | Nutrition Flexbook» . course.lumenlearning.com . Проверено 23 февраля 2021 .
- ^ а б Редди, Джанардан К; Хасимото, Такаши (01.07.2001). «ПЕРОКСИСОМНЫЙ β-ОКИСЛЕНИЕ И ПЕРОКСИСОМНЫЙ ПРОЛИФЕРАТОР – АКТИВИРОВАННЫЙ РЕЦЕПТОР α: Адаптивная метаболическая система» . Ежегодный обзор питания . 21 (1): 193–230. DOI : 10.1146 / annurev.nutr.21.1.193 . ISSN 0199-9885 . PMID 11375435 .
- ^ Goldenberg, Joseph R .; Карли, Эндрю Н .; Джи, Руипин; Чжан, Сяокань; Фазано, Мэтт; Шульце, П. Кристиан; Левандовски, Э. Дуглас (26 марта 2019 г.). «Сохранение ацил-КоА ослабляет патологическое и метаболическое ремоделирование сердца посредством селективного обмена липидов» . Тираж . 139 (24): 2765–2777. DOI : 10.1161 / CIRCULATIONAHA.119.039610 . PMC 6557671 . PMID 30909726 . Краткое содержание - Новости штата Огайо (26 марта 2019 г.).
- ^ Li, Lei O .; Клетт, Эрик Л .; Коулман, Розалинд А. (март 2010 г.). «Синтез ацил-КоА, липидный обмен и липотоксичность» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - молекулярная и клеточная биология липидов . 1801 (3): 246–251. DOI : 10.1016 / j.bbalip.2009.09.024 . PMC 2824076 . PMID 19818872 .
- ^ Ю, И-Хао; Гинзберг, Генри (8 июля 2009 г.). «Роль ацил-КоА: диацилглицерин ацилтрансферазы (DGAT) в энергетическом метаболизме». Анналы медицины . 36 (4): 252–261. DOI : 10.1080 / 07853890410028429 . PMID 15224651 . S2CID 9174481 .
- ^ а б Рашми, С .; Gayathri, N .; Кумар, М. Вирендра; Sumanth, S .; Subasree, R .; Пуджа, М. (1 января 2017 г.). «Множественный дефицит ацил-КоА-дегидрогеназы: необычное, но поддающееся лечению заболевание». Неврология Индии . 65 (1): 177–8. DOI : 10,4103 / 0028-3886.198186 (неактивный 2021-01-11). PMID 28084266 .CS1 maint: DOI неактивен с января 2021 г. ( ссылка )
Внешние ссылки
- Acyl + Coenzyme + A в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)