stringtranslate.com

Ацил-КоА

Общая химическая структура ацил-КоА, где R представляет собой боковую цепь карбоновой кислоты.

Ацил-КоА — это группа коферментов , которые метаболизируют карбоновые кислоты . Жирные ацил-КоА подвержены бета-окислению , образуя в конечном итоге ацетил-КоА . Ацетил-КоА вступает в цикл лимонной кислоты , в конечном итоге образуя несколько эквивалентов АТФ . Таким образом, жиры преобразуются в АТФ, общий биохимический носитель энергии.

Функции

Активация жирных кислот

Жиры расщепляются путем преобразования в ацил-КоА. Это преобразование является одним из ответов на высокие энергетические потребности, такие как физические упражнения. [1] Окислительная деградация жирных кислот представляет собой двухэтапный процесс, катализируемый ацил-КоА-синтетазой . [2] Жирные кислоты превращаются в 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. [3] Например, субстратами ацил-КоА-синтазы со средней длиной цепи являются жирные кислоты с 4–11 атомами углерода. [4] Фермент ацил-КоА-тиоэстераза преобразует ацил-КоА в свободную жирную кислоту и кофермент А. [4]

Бета-окисление ацил-КоА

Второй этап деградации жирных кислот — бета-окисление. Бета-окисление происходит в митохондриях. [5]   После образования в цитозоле ацил-КоА транспортируется в митохондрии, локус бета-окисления. Для транспорта ацил-КоА в митохондрии требуется карнитинпальмитоилтрансфераза 1 (CPT1), которая превращает ацил-КоА в ацилкарнитин, который транспортируется в митохондриальный матрикс. [1]   Попадая в матрицу, ацилкарнитин превращается обратно в ацил-КоА с помощью CPT2. [5]   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-углеродами. [6]   ФАД является акцептором водорода, образуя ФАДН2. [7]

2. Гидраза эноил-КоА катализирует присоединение воды по вновь образованной двойной связи с образованием спирта. [5] [6]

3.      3-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа окисляет спиртовую группу до кетона. [5] НАДН производится из НАД+ . [6]

4.      Тиолаза расщепляет альфа-углерод и кетон, высвобождая одну молекулу ацетил-КоА и ацил-КоА, которая теперь на 2 атома углерода короче. [6]

Этот четырехэтапный процесс повторяется до тех пор, пока ацил-КоА не удалит все атомы углерода из цепи, оставив только ацетил-КоА. За один цикл бета-окисления ацил-КоА создает одну молекулу ацетил-КоА, ФАДН2 и НАДН. [7]   Ацетил-КоА затем используется в цикле лимонной кислоты , а ФАДН2 и НАДН отправляются в цепь переноса электронов . [8] Все эти промежуточные продукты в конечном итоге обеспечивают организм энергией, поскольку в конечном итоге преобразуются в АТФ . [8]

Процесс бета-окисления активированной молекулы ацил-КоА.
Пример бета-окисления с использованием стеариновой кислоты

Бета-окисление, как и альфа-окисление, также происходит в пероксисоме . [1] Пероксисома отвечает за бета-окисление жирных кислот, которые имеют более 20 атомов углерода в цепи, поскольку пероксисома содержит очень длинноцепочечные ацил-КоА-синтетазы . [9]   Эти ферменты лучше приспособлены 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 18-углеродной жирной кислоты, такой как стеариновая кислота, потребуется 8 циклов, чтобы полностью разрушить ацил-КоА. [9] В результате образуется 9 ацетил-КоА, каждый из которых содержит по 2 атома углерода, 8 ФАДН2 и 8 НАДН.

Клиническое значение

Сердечная мышца в первую очередь метаболизирует жир для получения энергии, а метаболизм ацил-КоА был идентифицирован [10] как критическая молекула на ранней стадии недостаточности насоса сердечной мышцы.

Содержание ацил-КоА в клетках коррелирует с резистентностью к инсулину, что позволяет предположить, что он может опосредовать липотоксичность в нежировых тканях. [11] Ацил-КоА: диацилглицерол-ацилтрансфераза (DGAT) играет важную роль в энергетическом обмене благодаря ключевому ферменту в биосинтезе триглицеридов. Синтетическая роль DGAT в жировой ткани, такой как печень и кишечник, местах, где эндогенные уровни ее активности и синтеза триглицеридов высоки, и сравнительно ясна. Кроме того, любые изменения уровня активности могут вызвать изменения системной чувствительности к инсулину и энергетического гомеостаза. [12]

Редкое заболевание, называемое множественным дефицитом ацил-КоА-дегидрогеназы (MADD) [13], представляет собой нарушение метаболизма жирных кислот. Ацил-КоА важен, потому что этот фермент помогает синтезировать ацил-КоА из свободных жирных кислот, что активирует метаболизм жирных кислот. Это нарушенное окисление жирных кислот приводит к множеству различных симптомов, включая тяжелые симптомы, такие как кардиомиопатия и заболевания 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» [13], поскольку для того, чтобы заболеть этим заболеванием, человек должен получить этот рецессивный ген от обоих родителей.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc Талли, Джейкоб Т.; Мохиуддин, Шамим С. (2020), «Биохимия, окисление жирных кислот», StatPearls , Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing, PMID  32310462 , получено 23 февраля 2021 г.
  2. ^ Гревенгоед, Триша Дж.; Клетт, Эрик Л.; Коулман, Розалинда А. (17 июля 2014 г.). «Метаболизм и разделение ацил-КоА». Ежегодный обзор питания . 34 (1): 1–30. doi : 10.1146/annurev-nutr-071813-105541. ISSN  0199-9885. ПМЦ 5881898 . ПМИД  24819326. 
  3. ^ Бланко, Антонио; Бланко, Густаво (2017). «Липидный обмен». Медицинская биохимия . стр. 325–365. doi : 10.1016/B978-0-12-803550-4.00015-X. ISBN 978-0-12-803550-4.
  4. ^ Аб Бхагаван, Невада; Ха, Чон Ын (2015). «Липиды I: жирные кислоты и эйкозаноиды». Основы медицинской биохимии . стр. 269–297. дои : 10.1016/B978-0-12-416687-5.00016-6. ISBN 978-0-12-416687-5.
  5. ^ abcd «Бета-окисление жирных кислот | Abcam». www.abcam.com . Проверено 23 февраля 2021 г.
  6. ^ abcd «6.11: Окисление жирных кислот». Свободные тексты по биологии . 26 февраля 2016 г. Проверено 23 февраля 2021 г.
  7. ^ ab «Бета-окисление». Биологический словарь . 03.06.2017 . Проверено 23 февраля 2021 г.
  8. ^ ab «6.32 Окисление жирных кислот (бета-окисление) | Гибкий справочник по питанию» . Courses.lumenlearning.com . Проверено 23 февраля 2021 г.
  9. ^ аб Редди, Джанардан К; Хашимото, Такаши (1 июля 2001 г.). «ПЕРОКСИСОМАЛЬНОЕ β-ОКИСЛЕНИЕ И РЕЦЕПТОР, АКТИВИРУЕМЫЙ ПРОЛИФЕРАТОРОМ ПЕРОКСИСОМ α: адаптивная метаболическая система». Ежегодный обзор питания . 21 (1): 193–230. дои :10.1146/annurev.nutr.21.1.193. ISSN  0199-9885. ПМИД  11375435.
  10. ^ Гольденберг, Джозеф Р.; Карли, Эндрю Н.; Цзи, Жуйпин; Чжан, Сяокань; Фазано, Мэтт; Шульце, П. Кристиан; Левандовски, Э. Дуглас (26 марта 2019 г.). «Сохранение ацил-КоА ослабляет патологическое и метаболическое ремоделирование сердца посредством избирательного транспорта липидов». Тираж . 139 (24): 2765–2777. doi : 10.1161/CIRCULATIONAHA.119.039610. ПМК 6557671 . ПМИД  30909726. 
    • Краткое содержание опубликовано в: Марти Лейтч (26 марта 2019 г.). «Ученые находят метаболическую цель для предотвращения и лечения сердечной недостаточности на самой ранней стадии». Новости штата Огайо .
  11. ^ Ли, Лей О.; Клетт, Эрик Л.; Коулман, Розалинда А. (март 2010 г.). «Синтез ацил-КоА, липидный обмен и липотоксичность». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1801 (3): 246–251. дои : 10.1016/j.bbalip.2009.09.024. ПМК 2824076 . ПМИД  19818872. 
  12. ^ Ю, И-Хао; Гинзберг, Генри (8 июля 2009 г.). «Роль ацил-КоА:диацилглицерин-ацилтрансферазы (DGAT) в энергетическом метаболизме». Анналы медицины . 36 (4): 252–261. дои : 10.1080/07853890410028429 . PMID  15224651. S2CID  9174481.
  13. ^ Аб Рашми, С.; Гаятри, Н.; Кумар, М. Вирендра; Сумант, С.; Субасри, Р.; Пуджа, М. (1 января 2017 г.). «Множественный дефицит ацил-КоА-дегидрогеназы: редкое, но поддающееся лечению заболевание». Неврология Индия . 65 (1): 177–8. дои : 10.4103/0028-3886.198186 . ПМИД  28084266.

Внешние ссылки