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Estructura química general de una acil-CoA, donde R es una cadena lateral de ácido graso

Acil-CoA es un grupo de coenzimas que metabolizan los ácidos grasos . Los acil-CoA son susceptibles a la beta oxidación , formando, en última instancia, acetil-CoA . La acetil-CoA entra en el ciclo del ácido cítrico y eventualmente forma varios equivalentes de ATP . De esta manera, las grasas se convierten en ATP, el portador de energía bioquímica universal.

Funciones

Activación de ácidos grasos

Las grasas se descomponen por conversión en acil-CoA. Esta conversión es una respuesta a las demandas de alta energía, como el ejercicio. [1] La degradación oxidativa de los ácidos grasos es un proceso de dos pasos, catalizado por la acil-CoA sintetasa . Los ácidos grasos se convierten en su acil fosfato, el precursor de acil-CoA. La última conversión está mediada por la acil-CoA sintasa "

acil-P + HS-CoA → acil-S-CoA + P i + H +

Se emplean tres tipos de acil-CoA sintasas, dependiendo de la longitud de la cadena del ácido graso. [2] Por ejemplo, los sustratos para la acil-CoA sintasa de cadena media son ácidos grasos de 4-11 carbonos. [3] La enzima acil-CoA tioesterasa toma la acil-CoA para formar un ácido graso libre y coenzima A. [3]

Beta oxidación de Acil-CoA

El segundo paso de la degradación de los ácidos grasos es la beta oxidación. La oxidación beta ocurre en las mitocondrias. [4]   Después de su formación en el citosol, la acil-CoA se transporta a las mitocondrias, el lugar de la oxidación beta. El transporte de acil-CoA a las mitocondrias requiere carnitina palmitoiltransferasa 1 (CPT1), que convierte acil-CoA en acilcarnitina, que se transporta a la matriz mitocondrial. [1]   Una vez en la matriz, la acilcarnitina se convierte nuevamente en acil-CoA mediante CPT2. [4]   La oxidación beta puede comenzar ahora que Acil-CoA está en las mitocondrias.  

La beta oxidación de acil-CoA ocurre en cuatro pasos.

1. La      acil-CoA deshidrogenasa cataliza la deshidrogenación de la acil-CoA, creando un doble enlace entre los carbonos alfa y beta. [5]  FAD es el aceptor de hidrógeno, produciendo FADH2. [6]

2. La      Enoil-CoA hidrasa cataliza la adición de agua a través del doble enlace recién formado para producir un alcohol. [4] [5]

3. La      3-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa oxida el grupo alcohol a una cetona. [4] NADH se produce a partir de NAD + . [5]

4. La      tiolasa se escinde entre el carbono alfa y la cetona para liberar una molécula de Acetil-CoA y Acil-CoA que ahora es 2 carbonos más corta. [5]

Este proceso de cuatro pasos se repite hasta que el acil-CoA ha eliminado todos los carbonos de la cadena, dejando solo Acetil-CoA. Durante un ciclo de oxidación beta, Acyl-CoA crea una molécula de Acetil-CoA, FADH2 y NADH. [6] A   continuación, se utiliza acetil-CoA en el ciclo del ácido cítrico, mientras que FADH2 y NADH se envían a la cadena de transporte de electrones . [7] Todos estos intermediarios terminan proporcionando energía para el cuerpo, ya que finalmente se convierten en ATP . [7]

El proceso de oxidación beta de una molécula de Acil-CoA activada.
Ejemplo de oxidación beta con ácido esteárico

La oxidación beta, así como la oxidación alfa, también ocurre en el peroxisoma . [1] El peroxisoma maneja la oxidación beta de ácidos grasos que tienen más de 20 carbonos en su cadena porque el peroxisoma contiene sintetasas de Acil-CoA de cadena muy larga . [8]   Estas enzimas están mejor equipadas para oxidar Acyl-CoA con cadenas largas que las mitocondrias no pueden manejar.

Ejemplo usando ácido esteárico

La oxidación beta elimina 2 carbonos a la vez, por lo que en la oxidación de un ácido graso de 18 carbonos como el ácido esteárico deberán ocurrir 8 ciclos para descomponer completamente el Acil-CoA. [8] Esto producirá 9 acetil-CoA que tienen 2 carbonos cada uno, 8 FADH2 y 8 NADH.  

Importancia clínica

El músculo cardíaco metaboliza principalmente la grasa para obtener energía y el metabolismo de la Acil-CoA se ha identificado [9] como una molécula crítica en la insuficiencia de la bomba del músculo cardíaco en etapa temprana.

El contenido de acil-CoA celular se correlaciona con la resistencia a la insulina, lo que sugiere que puede mediar la lipotoxicidad en tejidos no adiposos. [10] Acil-CoA: la diacilglicerol aciltransferasa (DGAT) juega un papel importante en el metabolismo energético debido a una enzima clave en la biosíntesis de triglicéridos. El papel sintético de DGAT en el tejido adiposo como el hígado y el intestino, sitios donde los niveles endógenos de su actividad y síntesis de triglicéridos son altos y comparativamente claros. Además, cualquier cambio en los niveles de actividad podría provocar cambios en la sensibilidad sistémica a la insulina y la homeostasis energética. [11]

Una enfermedad rara llamada deficiencia múltiple de acil-CoA deshidrogenasa (MADD) [12] es un trastorno del metabolismo de los ácidos grasos. Acil-CoA es importante porque esta enzima ayuda a producir Acil-CoA a partir de ácidos grasos libres, y esto activa el ácido graso para que sea metabolizado. Esta oxidación comprometida de ácidos grasos conduce a muchos síntomas diferentes, incluidos síntomas graves como miocardiopatía y enfermedad hepática y síntomas leves como descomposición metabólica episódica, debilidad muscular e insuficiencia respiratoria. MADD es un trastorno genético causado por una mutación en los genes ETFA, ETFB y ETFDH. El MADD se conoce como un “trastorno autosómico recesivo” [12] porque para que uno desarrolle este trastorno, debe recibir este gen recesivo de ambos padres.

Ver también

Referencias

  1. ^ a b c Talley, Jacob T .; Mohiuddin, Shamim S. (2020), "Biochemistry, Fatty Acid Oxidation" , StatPearls , Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID  32310462 , consultado el 23 de febrero de 2021
  2. ^ Blanco, Antonio; Blanco, Gustavo (2017). "Metabolismo de lípidos". Bioquímica médica . págs. 325–365. doi : 10.1016 / B978-0-12-803550-4.00015-X . ISBN 978-0-12-803550-4.
  3. ^ a b Bhagavan, NV; Ha, Chung-Eun (2015). "Lípidos I: ácidos grasos y eicosanoides". Fundamentos de la bioquímica médica . págs. 269-297. doi : 10.1016 / B978-0-12-416687-5.00016-6 . ISBN 978-0-12-416687-5.
  4. ^ a b c d "Oxidación beta de ácidos grasos | Abcam" . www.abcam.com . Consultado el 23 de febrero de 2021 .
  5. ^ a b c d "6.11: oxidación de ácidos grasos" . Biología LibreTexts . 2016-02-26 . Consultado el 23 de febrero de 2021 .
  6. ↑ a b Editors, BD (3 de junio de 2017). "Beta oxidación" . Diccionario de biología . Consultado el 23 de febrero de 2021 .CS1 maint: texto adicional: lista de autores ( enlace )
  7. ^ a b "6.32 Oxidación de ácidos grasos (beta-oxidación) | Libro flexible de nutrición" . cursos.lumenlearning.com . Consultado el 23 de febrero de 2021 .
  8. ↑ a b Reddy, Janardan K; Hashimoto, Takashi (1 de julio de 2001). "Β-OXIDACIÓN PEROXISÓMICA Y RECEPTOR ACTIVADO POR PROLIFERADOR DE PEROXISOMAS α: Un sistema metabólico adaptativo" . Revisión anual de nutrición . 21 (1): 193–230. doi : 10.1146 / annurev.nutr.21.1.193 . ISSN 0199-9885 . PMID 11375435 .  
  9. ^ Goldenberg, Joseph R .; Carley, Andrew N .; Ji, Ruiping; Zhang, Xiaokan; Fasano, Matt; Schulze, P. Christian; Lewandowski, E. Douglas (26 de marzo de 2019). "La preservación de Acyl-CoA atenúa el remodelado cardíaco patológico y metabólico a través del tráfico selectivo de lípidos" . Circulación . 139 (24): 2765–2777. doi : 10.1161 / CIRCULATIONAHA.119.039610 . PMC 6557671 . PMID 30909726 . Resumen de laicos - Ohio State News (26 de marzo de 2019).  
  10. ^ Li, Lei O .; Klett, Eric L .; Coleman, Rosalind A. (marzo de 2010). "Síntesis de acil-CoA, metabolismo de lípidos y lipotoxicidad" . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biología molecular y celular de los lípidos . 1801 (3): 246–251. doi : 10.1016 / j.bbalip.2009.09.024 . PMC 2824076 . PMID 19818872 .  
  11. ^ Yu, Yi-Hao; Ginsberg, Henry (8 de julio de 2009). "El papel de la acil-CoA: diacilglicerol aciltransferasa (DGAT) en el metabolismo energético". Annals of Medicine . 36 (4): 252-261. doi : 10.1080 / 07853890410028429 . PMID 15224651 . S2CID 9174481 .  
  12. ^ a b Rashmi, S .; Gayathri, N .; Kumar, M. Veerendra; Sumanth, S .; Subasree, R .; Pooja, M. (1 de enero de 2017). "Deficiencia múltiple de acil CoA deshidrogenasa: trastorno poco común pero tratable". Neurology India . 65 (1): 177–8. doi : 10.4103 / 0028-3886.198186 (inactivo el 31 de mayo de 2021). PMID 28084266 . Mantenimiento de CS1: DOI inactivo a partir de mayo de 2021 ( enlace )

Enlaces externos

  • Acyl + Coenzyme + A en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .