Ацил-КоА

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 двухстадийный процесс, катализируемый ацил-КоА-синтетазой . ^[2] Жирные кислоты превращаются в ацилфосфат, предшественник ацил-КоА. Последнее преобразование опосредовано 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-синтазы. ^[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 – место бета-окисления. Для транспорта ацил-КоА в митохондрии требуется карнитинпальмитоилтрансфераза 1 (CPT1), которая превращает ацил-КоА в ацилкарнитин, который транспортируется в митохондриальный матрикс. ^[1] Попав 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 этапа.

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 образуется 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]

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, и был идентифицирован метаболизм ацил-КоА. ^[10] в качестве критической молекулы 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 биосинтеза 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] Это нарушение обмена 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] потому что для того, чтобы заболеть этим расстройством, нужно получить этот рецессивный ген от обоих родителей.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Тэлли, Джейкоб Т.; Мохиуддин, Шамим С. (2020), «Биохимия, окисление жирных кислот» , StatPearls , Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing, PMID 32310462 , получено 23 февраля 2021 г.
^ 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 .
^ Бланко, Антонио; Бланко, Густаво (2017). «Липидный обмен». Медицинская биохимия . стр. 325–365. дои : 10.1016/B978-0-12-803550-4.00015-X . ISBN 978-0-12-803550-4 .
^ Jump up to: ^а ^б 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 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Бета-окисление жирных кислот | Abcam» . www.abcam.com . Проверено 23 февраля 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д «6.11: Окисление жирных кислот» . Свободные тексты по биологии . 26 февраля 2016 г. Проверено 23 февраля 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Бета-окисление» . Биологический словарь . 03.06.2017 . Проверено 23 февраля 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б «6.32 Окисление жирных кислот (бета-окисление) | Гибкий справочник по питанию» . Courses.lumenlearning.com . Проверено 23 февраля 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б Редди, Джанардан К; Хашимото, Такаши (1 июля 2001 г.). «ПЕРОКСИСОМАЛЬНОЕ β-ОКИСЛЕНИЕ И РЕЦЕПТОР, АКТИВИРУЕМЫЙ ПРОЛИФЕРАТОРОМ ПЕРОКСИСОМЫ: адаптивная метаболическая система» . Ежегодный обзор питания . 21 (1): 193–230. дои : 10.1146/annurev.nutr.21.1.193 . ISSN 0199-9885 . ПМИД 11375435 .
^
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 .
- Разместить резюме в: Марти Лейтч (26 марта 2019 г.). «Ученые находят метаболическую цель для предотвращения и лечения сердечной недостаточности на самой ранней стадии» . Новости штата Огайо .
^ 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 .
^ Ю, И-Хао; Гинзберг, Генри (8 июля 2009 г.). «Роль ацил-КоА:диацилглицерин-ацилтрансферазы (DGAT) в энергетическом обмене» . Анналы медицины . 36 (4): 252–261. дои : 10.1080/07853890410028429 . ПМИД 15224651 . S2CID 9174481 .
^ Jump up to: ^а ^б 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

Ацил + Коэнзим + А в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)

[:0-1] Jump up to: ^а ^б ^с Тэлли, 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. дои : 10.1016/B978-0-12-803550-4.00015-X . ISBN 978-0-12-803550-4 .

[Bhagavan_et_al_2015-4] Jump up to: ^а ^б 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 .

[:1-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Бета-окисление жирных кислот | Abcam» . www.abcam.com . Проверено 23 февраля 2021 г.

[:2-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д «6.11: Окисление жирных кислот» . Свободные тексты по биологии . 26 февраля 2016 г. Проверено 23 февраля 2021 г.

[:3-7] Jump up to: ^а ^б «Бета-окисление» . Биологический словарь . 03.06.2017 . Проверено 23 февраля 2021 г.

[:4-8] Jump up to: ^а ^б «6.32 Окисление жирных кислот (бета-окисление) | Гибкий справочник по питанию» . Courses.lumenlearning.com . Проверено 23 февраля 2021 г.

[:5-9] Jump up to: ^а ^б Редди, Джанардан К; Хашимото, Такаши (1 июля 2001 г.). «ПЕРОКСИСОМАЛЬНОЕ β-ОКИСЛЕНИЕ И РЕЦЕПТОР, АКТИВИРУЕМЫЙ ПРОЛИФЕРАТОРОМ ПЕРОКСИСОМЫ: 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 .
Разместить резюме 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] Разместить резюме 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 обмене» . Анналы медицины . 36 (4): 252–261. дои : 10.1080/07853890410028429 . ПМИД 15224651 . S2CID 9174481 .

[Rashmi_et_al_2017-13] Jump up to: ^а ^б 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 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]