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'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.

Reazioni della beta ossidazione

• Reazione I: acil-CoA deidrogenasi, che usa come coenzima FAD e ossida l’acil-CoA a trans-Δ²-enoil-CoA, con produzione di un FADH₂.
• Reazione II: enoil-CoA idratasi, che idrata il trans-Δ²-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 C_α-C_β 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.

Beta ossidazione di acidi grassi a numero dispari di atomi di C

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 epimerizzato 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 B₁₂. Il succinil-CoA è convertito in acetil-CoA nelle ultime tre reazioni del Ciclo di Krebs, per decarbossilazione ossidativa del malato a piruvato.