Degradacija masnih kiselina

Degradacija masnih kiselina je proces kojim se masne kiseline razlažu u njihove metabolite, i na kraju se formira acetil-KoA, koji je ulazni molekul za ciklus limunske kiseline, glavni izvor snabdevanja energijom kod životinja. Proces se sastoji iz tri glavna koraka:

Lipoliza i oslobađanje iz adispoznog tkiva
Aktivacija i transport u mitohondrije
β-oksidacija

Lipoliza i oslobađanje

Inicijalno u procesu degradacije, masne kiseline su uskladištene u masnom tkivu (adipocitima). Razlaganje te masti se naziva lipoliza.^[1]^[2] Produkti lipolize, slobodne masne kiseline, se oslobađaju u krvotok i cirkulišu kroz telo. Tokom razlaganja triacilglicerola u masne kiseline, više od 75% masnih kiseline se konvertuje nazad triacilglicerol, što je prirodni mehanizam konzervacije energije, čak i u slučajevima gladovanja i vežbanja.

Aktivacija i transport u mitohondrije

Masne kiseline moraju da budu aktivirane pre nego što se mogu preneti u mitohondrije, gde dolazi do oksidacije masnih kiselina. Ovaj proces se odvija u dva stupnja koji su katalizovani enzimom sintetaza masnokiselinskog acil-KoA.^[3]^[4]^[5]

Formiranje aktivirane tioesterske veze

Enzim prvo katalizuje nukleofilni napad na α-fosfat ATP molekul čime se formira pirofosfat i acilni lanac vezan za AMP. Sledeći korak je formiranje aktivirane tioestarske veze između masnokiselinskog lanca i konezima A.

Balansirana jednačina je:

RCOO⁻ + CoA + ATP → RCO-CoA + AMP + PP_i + 2H⁺

Ova dvostupna reakcija je slobodno reverzibilna i njen ekvilibrijum leži u blizini 1. Da bi reakcija napredovala, ona mora da bude spregnuta sa reakcijom jake egzergonske hidrolize: enzim neorganska pirofosfataza odvaja pirofosfat sa ATP, nastaju dva fosfatna jona, i konzumira se jedan molekul vode. Neto reakcija je:

RCOO⁻ + CoA + ATP + H₂O → RCO-CoA + AMP + 2P_i + 2H⁺

Transport u mitohondrijsku matricu

Unutrašnja mitohondrijska membrana je nepropusna za masne kiseline i specijalizovani karnitinski prenosni sistem obavlja operaciju transporta aktiviranih masnih kiselina iz citozola u mitohondrije.

Nakon aktivacije, acil KoA se transportuju u mitohondrijsku matricu. To se odvija putem serije jednostavnih koraka:

Acil KoA se konjuguje sa karnitinom posredstvom karnitin aciltransferaze I (palmitoiltransferaze I) locirane na spoljašnjoj mitohondrijskoj membrani
Acil karnitin prenosi na unutrašnju starnu translokaza
Acil karnitin (kao što je palmitoilkarnitin) se konvertuje u acil KoA posredstvom karnitin aciltransferaze (palmitoiltransferaze II) locirane na unutrašnjoj mitohondrijskoj membrani. Oslobođeni karnitin se vraća u citozol.

Važno je da se napomene da karnitin aciltransferaze I podleže alosternoj inhibiciji dejstvom malonil-KoA, jednim od intermedijera biosinteze masne kiseline, čime se sprečava bespotrebno cirkulisanje između beta oksidacije i sinteze masnih kiselina.

Mitohondrijska oksidacija masnih kiselina se odvija u tri stupnja: 1. β-oksidacija: konverzija masnih kiselina u dvougljenične acetil KoA jedinice. 2. ulaz acetil KoA u TCA ciklus radi oslobađanja energije. 3. elektronski transportni lanac u mitohondrijama.

β-oksidacija

β-oksidacija masnih kiselina se odvija u mitohondrijama u pet ponavljajućih koraka:

Aktivacija pomoću ATP
Oksidacija pomoću FAD,
Hidracija,
Oksidacija pomoću NAD⁺,
Tioliza,
Finalni produkat je acetil-KoA, koji je ulazni molekul za ciklus limunske kiseline.

Vidi još

Reverzni transport holesterola

Reference

^ Duncan, Robin E.; Ahmadian, Maryam; Jaworski, Kathy; Sarkadi-Nagy, Eszter; Sul, Hei Sook (avgust 2007). „Regulation of Lipolysis in Adipocytes”. Annual Review of Nutrition. 27 (1): 79—101. doi:10.1146/annurev.nutr.27.061406.093734.
^ Nielsen, TS; Jessen, N; Jørgensen, JO; Møller, N; Lund, S (jun 2014). „Dissecting adipose tissue lipolysis: molecular regulation and implications for metabolic disease.”. Journal of molecular endocrinology. 52 (3): R199—222. PMID 24577718. doi:10.1530/JME-13-0277.
^ PDB: 1V26; Hisanaga Y, Ago H, Nakagawa N, Hamada K, Ida K, Yamamoto M, Hori T, Arii Y, Sugahara M, Kuramitsu S, Yokoyama S, Miyano M (jul 2004). „Structural basis of the substrate-specific two-step catalysis of long chain fatty acyl-CoA synthetase dimer”. J. Biol. Chem. 279 (30): 31717—26. PMID 15145952. doi:10.1074/jbc.M400100200.
^ Soupene E, Kuypers FA (maj 2008). „Mammalian long-chain acyl-CoA synthetases”. Exp. Biol. Med. (Maywood). 233 (5): 507—21. PMC 3377585 . PMID 18375835. doi:10.3181/0710-MR-287.
^ Bækdal T, Schjerling CK, Hansen JK, Knudsen J (1997). „Analysis of long-chain acyl-Coenzyme A esters”. Ур.: Christie W. Advances in Lipid Methodology (Three изд.). Ayr, Scotland: Oily Press. стр. 109—131. ISBN 978-0-9514171-7-1.

[1] Duncan, Robin E.; Ahmadian, Maryam; Jaworski, Kathy; Sarkadi-Nagy, Eszter; Sul, Hei Sook (avgust 2007). „Regulation of Lipolysis in Adipocytes”. Annual Review of Nutrition. 27 (1): 79—101. doi:10.1146/annurev.nutr.27.061406.093734.

[2] Nielsen, TS; Jessen, N; Jørgensen, JO; Møller, N; Lund, S (jun 2014). „Dissecting adipose tissue lipolysis: molecular regulation and implications for metabolic disease.”. Journal of molecular endocrinology. 52 (3): R199—222. PMID 24577718. doi:10.1530/JME-13-0277.

[Hisanaga_2004-3] PDB: 1V26; Hisanaga Y, Ago H, Nakagawa N, Hamada K, Ida K, Yamamoto M, Hori T, Arii Y, Sugahara M, Kuramitsu S, Yokoyama S, Miyano M (jul 2004). „Structural basis of the substrate-specific two-step catalysis of long chain fatty acyl-CoA synthetase dimer”. J. Biol. Chem. 279 (30): 31717—26. PMID 15145952. doi:10.1074/jbc.M400100200.

[pmid18375835-4] Soupene E, Kuypers FA (maj 2008). „Mammalian long-chain acyl-CoA synthetases”. Exp. Biol. Med. (Maywood). 233 (5): 507—21. PMC 3377585 . PMID 18375835. doi:10.3181/0710-MR-287.

[|isbn0-9514171-7-7-5] Bækdal T, Schjerling CK, Hansen JK, Knudsen J (1997). „Analysis of long-chain acyl-Coenzyme A esters”. Ур.: Christie W. Advances in Lipid Methodology (Three изд.). Ayr, Scotland: Oily Press. стр. 109—131. ISBN 978-0-9514171-7-1.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]