Acil-CoA
Grupo de coenzimas que metabolizan los ácidos grasos.
Estructura química general de un acil-CoA, donde R es una cadena lateral de ácido carboxílico

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

Funciones

Activación de ácidos grasos

Las grasas se descomponen mediante la conversión en acil-CoA. Esta conversión es una respuesta a las altas demandas de energía, como el ejercicio. [1] La degradación oxidativa de los ácidos grasos es un proceso de dos pasos, catalizado por la acil-CoA sintetasa . [2] Los ácidos grasos se convierten en su fosfato de acilo, el precursor de la acil-CoA. La última conversión está mediada por la acil-CoA sintetasa.

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. [3] Por ejemplo, los sustratos para la acil-CoA sintasa de cadena media son ácidos grasos de 4 a 11 carbonos. [4] La enzima acil-CoA tioesterasa toma el acil-CoA para formar un ácido graso libre y coenzima A. [4]

Beta oxidación de acil-CoA

El segundo paso de la degradación de los ácidos grasos es la beta oxidación, que se produce en las mitocondrias. [5]   Tras su formación en el citosol, el acil-CoA se transporta a las mitocondrias, donde se produce la beta oxidación. El transporte del acil-CoA a las mitocondrias requiere la carnitina palmitoiltransferasa 1 (CPT1), que convierte el acil-CoA en acilcarnitina, que se transporta a la matriz mitocondrial. [1]   Una vez en la matriz, la acilcarnitina se vuelve a convertir en acil-CoA por acción de la CPT2. [5]   La beta oxidación puede comenzar ahora que el acil-CoA está en las mitocondrias.  

La beta oxidación del 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. [6]   FAD es el aceptor de hidrógeno, produciendo FADH2. [7]

2. La enoil-CoA hidrasa cataliza la adición de agua a través del doble enlace recién formado para formar un alcohol. [5] [6]

3.      La 3-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa oxida el grupo alcohol a una cetona. [5] El NADH se produce a partir del NAD+ . [6]

4.      La tiolasa corta entre el carbono alfa y la cetona para liberar una molécula de acetil-CoA y el acil-CoA que ahora tiene 2 carbonos menos. [6]

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 beta oxidación, el acil-CoA crea una molécula de acetil-CoA, FADH2 y NADH. [7]   Luego, el acetil-CoA se utiliza en el ciclo del ácido cítrico , mientras que el FADH2 y el NADH se envían a la cadena de transporte de electrones . [8] Todos estos intermediarios terminan proporcionando energía para el cuerpo, ya que finalmente se convierten en ATP . [8]

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

La beta oxidación, así como la alfa-oxidación, también ocurre en el peroxisoma . [1] El peroxisoma maneja la beta oxidación de ácidos grasos que tienen más de 20 carbonos en su cadena porque el peroxisoma contiene acil-CoA sintetasas de cadena muy larga . [9]   Estas enzimas están mejor equipadas para oxidar acil-CoA con cadenas largas que las mitocondrias no pueden manejar.

Ejemplo utilizando ácido esteárico

La beta oxidación elimina 2 carbonos a la vez, por lo que en la oxidación de un ácido graso de 18 carbonos como el ácido esteárico, serán necesarios 8 ciclos para descomponer completamente el acil-CoA. [9] 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 del acil-CoA se ha identificado [10] como una molécula crítica en la etapa temprana de la insuficiencia de la bomba del músculo cardíaco.

El contenido celular de acil-CoA se correlaciona con la resistencia a la insulina, lo que sugiere que puede mediar la lipotoxicidad en tejidos no adiposos. [11] La acil-CoA: diacilglicerol aciltransferasa (DGAT) desempeña un papel importante en el metabolismo energético debido a que es una enzima clave en la biosíntesis de triglicéridos. El papel sintético de la DGAT en el tejido adiposo, como el hígado y el intestino, sitios donde los niveles endógenos de su actividad y la síntesis de triglicéridos son altos y comparativamente claros. Además, cualquier cambio en los niveles de actividad podría causar cambios en la sensibilidad sistémica a la insulina y la homeostasis energética. [12]

Una enfermedad rara llamada deficiencia múltiple de acil-CoA deshidrogenasa (MADD) [13] es un trastorno del metabolismo de los ácidos grasos. La 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 se metabolice. Esta oxidación comprometida de los 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. MADD se conoce como un "trastorno autosómico recesivo" [13] porque para que una persona padezca este trastorno, debe recibir este gen recesivo de ambos padres.

Véase también

Referencias

  1. ^ abc Talley, Jacob T.; Mohiuddin, Shamim S. (2020), "Bioquímica, oxidación de ácidos grasos", StatPearls , Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID  32310462 , consultado el 23 de febrero de 2021
  2. ^ Grevengoed, Trisha J.; Klett, Eric L.; Coleman, Rosalind A. (17 de julio de 2014). "Metabolismo y reparto del acil-CoA". Revista Anual de Nutrición . 34 (1): 1–30. doi :10.1146/annurev-nutr-071813-105541. ISSN  0199-9885. PMC 5881898 . PMID  24819326. 
  3. ^ Blanco, Antonio; Blanco, Gustavo (2017). "Metabolismo lipídico". Bioquímica médica . pp. 325–365. doi :10.1016/B978-0-12-803550-4.00015-X. ISBN. 978-0-12-803550-4.
  4. ^ ab Bhagavan, NV; Ha, Chung-Eun (2015). "Lípidos I: ácidos grasos y eicosanoides". Fundamentos de bioquímica médica . págs. 269–297. doi :10.1016/B978-0-12-416687-5.00016-6. ISBN 978-0-12-416687-5.
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  6. ^ abcd «6.11: Oxidación de ácidos grasos». Biology LibreTexts . 2016-02-26 . Consultado el 2021-02-23 .
  7. ^ ab «Beta Oxidation». Diccionario de biología . 2017-06-03 . Consultado el 2021-02-23 .
  8. ^ ab "6.32 Oxidación de ácidos grasos (Betaoxidación) | Libro flexible de nutrición". courses.lumenlearning.com . Consultado el 23 de febrero de 2021 .
  9. ^ ab Reddy, Janardan K; Hashimoto, Takashi (1 de julio de 2001). "B-OXIDACIÓN PEROXISOMAL Y RECEPTOR ACTIVADO POR EL 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.
  10. ^ 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 acil-CoA atenúa la remodelación cardíaca patológica y metabólica mediante el tráfico selectivo de lípidos". Circulation . 139 (24): 2765–2777. doi :10.1161/CIRCULATIONAHA.119.039610. PMC 6557671 . PMID  30909726. 
    • Resumen para legos en: Marti Leitch (26 de marzo de 2019). "Los científicos encuentran un objetivo metabólico para prevenir y tratar la insuficiencia cardíaca en su etapa más temprana". Ohio State News .
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  12. ^ Yu, Yi-Hao; Ginsberg, Henry (8 de julio de 2009). "El papel de la acil-CoA:diacilglicerol aciltransferasa (DGAT) en el metabolismo energético". Anales de Medicina . 36 (4): 252–261. doi : 10.1080/07853890410028429 . PMID  15224651. S2CID  9174481.
  13. ^ ab 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 . PMID  28084266.
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