Degradacija masnih kiselina

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.

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]

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⁺

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:

1. Acil KoA se konjuguje sa karnitinom posredstvom karnitin aciltransferaze I (palmitoiltransferaze I) locirane na spoljašnjoj mitohondrijskoj membrani
2. Acil karnitin prenosi na unutrašnju starnu translokaza
3. 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 masnih kiselina se odvija u mitohondrijama u pet ponavljajućih koraka:

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

• Reverzni transport holesterola