Metabolismo degli acidi grassi betaossidazione e lipogenesi

Catabolismo degli acidi grassi: beta ossidazione e chetogenesi

La beta ossidazione è il processo ciclico di catabolismo degli acidi grassi, che

avviene nel mitocondrio in 4 reazioni, in cui l’acido grasso è ridotto di due atomi di C

ad ogni ciclo per formare acetil-CoA, NADH e FADH2. Essa è preceduta da

attivazione dell’acido grasso nel citoplasma, con formazione di acil-CoA ad opera

dell’E acil-CoA sintetasi, con consumo di ATP. Gli acil-CoA sono poi trasportati nel

mitocondrio dalla carnitina, a cui gli acili si legano mediante legame estereo al

gruppo –OH: la reazione è catalizzata dalla carnitina acil transferasi I (CAT I), con

formazione dell’acil carnitina che è poi trasportata attraverso la membrana da una

proteina della carnitina e scissa in acil-CoA e carnitina nel mitocondrio dalla

carnitina acil transferasi II (CAT II); la carnitina è poi ritrasportata nel citoplasma

dalla stessa proteina. Questo processo è noto come Shuttle della carnitina. Inizia

così la beta ossidazione.

Reazione I: acil-CoA deidrogenasi, che usa come coenzima FAD e ossida l’acil-CoA

a trans-∆²-enoil-CoA, con produzione di un FADH2.

Reazione II: enoil-CoA idratasi, che idrata il trans-∆²-enoil-CoA per formare β-

idrossiacil-CoA.

Reazione III: idrossiacil-CoA deidrogenasi, che utilizza NAD+ come coenzima e

ossida β-idrossiacil-CoA a β-chetoacil-CoA, con produzione di un NADH.

Reazione IV: β-chetoacil-CoA tiolasi, con scissione del legame Cα-Cβ e produzione

di acetil-CoA e un acil-CoA ridotto di due atomi di C.

I prodotti della beta ossidazione, cioè acetil-CoA, NADH e FADH2 formano ATP se

proseguono il loro catabolismo nel ciclo di Krebs, per il primo, e nella fosforilazione

ossidativa, per gli altri due. Il numero massimo di ATP ottenibili dipende dal numero di

atomi di C dell’acido grasso e dall’eventuale presenza di doppi legami. La beta

ossidazione è regolata a livello della CAT I che è inibita dal malonil-CoA, che è il

primo intermedio della lipogenesi.

Nella beta ossidazione di acidi grassi a numero dispari di atomi di C servono altre tre

reazioni: l’ultimo ciclo di beta ossidazione forma un propionil-CoA, trasformato in D-

metilmalonil-CoA dalla propionil-CoA carbossilasi e biotina, con consumo di ATP;

esso è emiperizzato in L-metilmalonil-CoA dalla metilmalonil-CoA epimerasi; a

sua volta, è trasformato in succinil-CoA dalla metilmalonil-CoA mutasi, che

richiede come coenzima un derivato della vitamina B . Il succinil-CoA è convertito in

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acetil-CoA nelle ultime tre reazioni del Ciclo di Krebs, per decarbossilazione ossidativa

del malato a piruvato, e dalla piruvato deidrogenasi.

L’acetil-CoA della beta-ossidazione può essere utilizzato anche per produrre corpi

chetonici, che sono carburanti metabolici per cervello, cuore e muscoli quando

l’apporto di glucosio si riduce; essi sono prodotti nella chetogenesi e sono acetone,

aceto acetato e β-idrossibutirrato. Aceto acetato e β-idrossibutirrato sono

rilasciati nel circolo sanguigno che li trasporta ai tessuti periferici dove sono utilizzati

come fonte di produzione alternativa di ATP: qui l’aceto acetato è riconvertito in acetil-

CoA, che viene trasportato fuori dal mitocondrio sotto forma di citrato, dopo

condensazione con l’ossalacetato ad opera della citrato sintasi, un enzima del ciclo

di Krebs. L’E malico deidrogenasi converte poi l’ossalacetato in malato con

consumo di NADH, che sarà poi trasformato in piruvato dall’E malico per

decarbossilazione ossidativa; si produce, inoltre NADPH che sarà utilizzato nella

lipogenesi. Il piruvato formatosi può rientrare nel mitocondrio o essere riutilizzato per

altri destini metabolici. Lipogenesi

La biosintesi degli acidi grassi o lipogenesi è una via anabolica energeticamente

dispendiosa che, a partire da acetil-CoA, genera acido palmitico, un acido grasso

saturo a 16 atomi di C. Avviene in fegato, tessuto adiposo e ghiandola mammaria, si

verifica nel citosol e utilizza acetil-CoA e NADPH come precursori e malonil-CoA come

donatore di unità carboniose per la catena di acido grasso in allungamento. Avviene

per condensazione ciclica di unità bicarboniose con processo inverso alla beta

ossidazione ma con meccanismi diversi. La litogenesi prevede la ripetizione di 4 tappe

ed è catalizzata dal sistema multi enzimatico dell’acido grasso sintasi (FAS).

Durante la sintesi gli intermedi sono legati covalentemente da un legame tioestere a 2

gruppi tiolici (SH) della proteina trasportatrice di acili (ACP). Il gruppo SH è il sito

d’ingresso dei gruppi malonici durante la biosintesi. Prima dell’inizio della