Molecolare
In un modo simile a sezioni precedenti, il processo e passaggi enzimatici della beta-ossidazione spirale principalmente sottoposti a discussione con l’alternativa di ossidazione percorsi menzionati in seguito, in quanto pertinenti e di produrre prodotti metabolici destinati mitocondriale beta-ossidazione. Sarà anche discussa la variazione della struttura molecolare degli acidi grassi e degli enzimi necessari aggiuntivi.,
La beta-ossidazione mitocondriale degli acidi grassi richiede quattro fasi, tutte presenti nella matrice mitocondriale, per produrre tre molecole di accumulo di energia per round di ossidazione, tra cui un NADH, un FAD(H2) e una molecola di acetil CoA.
Passaggio 1. Il primo enzima richiesto è chiamato acil COA deidrogenasi e, come altri enzimi coinvolti nella manipolazione degli acidi grassi, è specifico per la lunghezza della catena. I membri di questa famiglia di enzimi includono le deidrogenasi a catena lunga, a catena media e a catena corta (LCAD), (MCAD) e (SCAD), rispettivamente., Questi enzimi catalizzano la formazione di un doppio legame trans tra i carboni alfa e beta sulle molecole di acil CoA rimuovendo due elettroni per produrre una molecola di FAD (H2), che alla fine rappresenta 1,5 molecole di ATP prodotte nella catena di trasporto degli elettroni (ETC).
Passaggio 2. Successivamente, l’enzima, enoil CoA idratasi, esegue una fase di idratazione del doppio legame tra i carboni alfa e beta; ciò si traduce nell’aggiunta di un gruppo idrossile (OH-) al carbonio beta e un protone (H+) al carbonio alfa. Non c’è produzione di energia associata a questo passaggio.
Passaggio 3., Dopo l’idratazione, il passo successivo viene effettuato dalla beta-idrossilacil COA deidrogenasi; come suggerisce il nome, gli elettroni e due protoni vengono rimossi dal gruppo idrossile e dal carbonio beta allegato, per ossidare il carbonio beta e produrre una molecola di NADH. Ogni molecola di NADH provocherà la produzione di 2,5 molecole di ATP dall’ETC.
Passaggio 4. La fase finale dell’ossidazione beta comporta la scissione del legame tra il carbonio alfa e beta mediante CoASH. Questo passaggio è catalizzato dalla beta-cheto tiolasi ed è una reazione tiolitica., La reazione produce una molecola di acetil CoA e un acil CoA grasso che è due carboni più breve. Il processo può ripetersi fino a quando l’acido grasso a catena uniforme non si è completamente convertito in acetil CoA.
I passaggi da 1 a 4 si riferiscono alla beta-ossidazione di un acido grasso saturo con uno scheletro di carbonio pari. Gli acidi grassi insaturi, come l’oleato (18:1) e il linoleato (18:2), contengono doppi legami cis che devono essere isomerizzati nella configurazione trans (enoil CoA isomerasi) o ridotti a spese di una molecola NADPH (2,4-dienoil CoA reduttasi).,
Gli acidi grassi a catena dispari subiscono la beta-ossidazione allo stesso modo degli acidi grassi a catena uniforme; tuttavia, una volta che rimane una catena a cinque atomi di carbonio, la spirale finale della beta-ossidazione produrrà una molecola di acetil CoA e una molecola di propionil CoA. Questa molecola a tre atomi di carbonio può essere convertita enzimaticamente in succinil CoA, formando un ponte tra il ciclo TCA e l’ossidazione degli acidi grassi.,
La beta-ossidazione VLCFA nei perossisomi si verifica con un processo simile alla beta-ossidazione mitocondriale; tuttavia, esistono alcune differenze chiave, tra cui il fatto che diversi geni codificano gli enzimi di ossidazione degli acidi grassi nei perossisomi, che è significativo è alcuni errori congeniti del metabolismo. L’enzima responsabile della produzione di un doppio legame tra il carbonio alfa e beta nella prima fase della via perossisomiale è un’ossidasi e dona elettroni all’ossigeno molecolare per produrre perossido di idrogeno, piuttosto che immagazzinare elettroni in FAD(H2) come riducendo il potenziale per l’ETC., I restanti tre passaggi sono simili ai passaggi mitocondriali. Un’altra differenza notevole riguarda la misura in cui si verifica la beta-ossidazione; può verificarsi a completamento, terminando nella produzione di molecole di acetil CoA che possono entrare nel citosol o essere trasportati ai mitocondri legati alla carnitina. La carnitina può anche trasferire acidi grassi a catena corta o media alla matrice mitocondriale per il completamento dell’ossidazione.
Gli acidi grassi a catena ramificata richiedono anche un’ulteriore modifica enzimatica per entrare nella via di alfa-ossidazione all’interno dei perossisomi., L’acido fitanico, l’acido 3,7,11,14-tetrametilesadecanoico, richiede ulteriori enzimi perossisomiali per subire la beta-ossidazione. L’acido fitanico inizialmente si attiva in phytanyl CoA; quindi, phytanyl CoA idrossilasi (alfa-idrossilasi), codificata dal gene PHYH, introduce un gruppo idrossilico nel carbonio alfa. Il legame alfa carbonio-idrossile subisce quindi due cicli successivi di ossidazione ad acido pristanico. L’acido pristanico subisce beta-ossidazione, che produce acetil CoA e propionil CoA in turni alternativi., Come con la beta-ossidazione perossisomiale di VLCFAs, questo processo termina generalmente quando la lunghezza della catena di carbonio raggiunge 6-8 carboni, a quel punto la molecola viene trasportata ai mitocondri dalla carnitina per la completa ossidazione in anidride carbonica e acqua.
L’omega-ossidazione degli acidi grassi nel reticolo endoplasmatico funziona principalmente per idrossilare e ossidare gli acidi grassi in acidi dicarbossilici per aumentare la solubilità in acqua per l’escrezione nelle urine. Questa conversione enzimatica si basa sulla superfamiglia del citocromo P450 per catalizzare questa reazione tra composti xenobiotici e ossigeno molecolare., Carenze in alcuni enzimi di ossidazione degli acidi grassi possono causare accumulo, e quindi, up-regolazione di omega-ossidazione, aumento del siero, e / o urina acidi dicarbossilici a catena media può essere diagnostica di alcune carenze e sarà discusso sotto la sezione “Significato clinico”.
