Транспорт ацильной группы в митохондрии

Внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для ацил-КоА, образовавшегося в цитоплазме. Переносчиком активированной жирной кислоты является карнитин (у-триме;

тиламино-р-гидроксибутират) (CH₃)₃N—СН₂—СН (ОН)—СН₂—СООН. Это широко распространенное соединение, особенно много его в мышечной ткани. В транспорте ацил-КоА принимают участие фермент — карнитин-ацилтрансфераза (Е,) и транспортный белок (карнитин: ацилкарнитин-транслоказа). Ацил-КоА, соединяясь с карнитином, при действии карнитин-ацилтрансфсразы образует ацилкарнитин (эфир карнитина и жирной кислоты), который при участии транслоказы проникает внутрь митохондрии:

После прохождения ацилкарнитина через мембрану митохондрии происходит обратная реакция — расщепление ацилкарнитина при участии митохондриального HS-KoA и карнитин-ацилтрансферазы (Е,):

При этом карнитин возвращается в цитоплазму клетки, а ацил-КоА подвергается в митохондриях окислению. Следует отметить, что карнитин-ацилтрансфсраза является основным регуляторным ферментом процесса окисления жирных кислот. Ингибитором этого фермента является исходный интермедиат синтеза жирных кислот — малонил-КоА. Таким образом, если активируется липогенез, увеличивается концентрация малонил-КоА, который ингибирует карнитин-ацил-КоА-трансферазу и выключает р-окисление.

Последовательность реакций р-окисления ацил-КоА в матриксе митохондрий. Окисление ацил-КоА, в результате которого происходит отщепле;

О.

II.

ние двухуглеродного фрагмента СН₃С-S-KoA и окисление р-углеродного атома кислоты, катализируется четырьмя ферментами, известными под общим названием оксидазы жирных кислот. Эта система локализована в матриксе митохондрий в непосредственной близости от дыхательной цепи, интегрированной во внутреннюю мембрану митохондрий. Таким образом, окисление ацил-КоА до ацетил-КоА, в процессе которого происходит восстановление НАД* и ФАД, сопряжено с синтезом АТФ путем окислительного фосфорилирования.

1. Реакция дегидрирования, катализируемая ФАД-зависимой ацил-КоАдегидрогеназой, приводит к образованию а, (3-ненасышенного ацил-SKoA. Фермент обладает стереоспецифичностью, поэтому в результате этой реакции образуется только транс-изомер (трш/с-еноил-КоА):

2. Во второй реакции происходит гидратация ненасыщенного транс-tноил-КоА при действии фермента еноил-КоА-гидратазы. В результате образуется L-P-гидроксиацил-КоА:

3. Реакция дегидрирования, в процессе которой образовавшийся Р-гидроксиацил-КоА дегидрируется в P-положение. Эту реакцию катализирует НАД-зависимая р-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа:

Рис. 23.9. Схема активации и окисления жирной кислоты.

4. В заключительной реакции тиолитического расщепления Р-кетоацил-КоА с помощью еще одной молекулы коэнзима, А образуется укороченный на два углеродных атома ацил-КоА и двухуглеродный фрагмент в виде ацетил-КоА. Реакция катализируется ацетил-КоА-ацилтрансферазой (или тио;

лазой):

Образующийся укороченный ацил-КоА вновь вступает в следующий цикл Р-окисления, начиная с первой реакции дегидрирования, и происходит повторное превращение этого ацил-КоА в цикле, состоящем из четырех реакций, и т. д. Такой процесс р-окисления протекает до образования четырехуглеродного соединения — ацетоацетил-КоА. Последняя реакция тиолитиче;

Рис. 23.10. Схема катаболизма пальмитиновой кислоты (С₁₆) путем р-окисления:

SLS — обозначает повторение четырех реакций Р-окисления;

1—7 — нумерация циклоп Р-окисления ского расщепления этого соединения приводит к образованию двух молекул ацетил-КоА и тем самым завершает в целом распад жирной кислоты по механизму Р-окисления:

Как отмечалось ранее (гл. 19), молекулы ацетил-КоА, образовавшиеся из жирной кислоты, подвергаются полному окислению до С0₂ и Н₂0 в цикле трикарбоновых кислот.

Из схемы, приведенной на рис. 23.10, видно, что при окислении одной молекулы пальмитоил-КоА СН₃(СН₂)_|4—C~SKoA образовалось восемь молекул ацетил-КоА в процессе семи циклов Р-окисления. Следовательно, суммарное уравнение окисления активированной пальмитиновой кислоты можно записать следующим образом: