脂肪酸の分解

脂肪酸分解は、脂肪酸が代謝産物に分解され、最終的に細菌や動物を含む生物の主なエネルギー源であるクエン酸回路の入り口分子であるアセチルCoAが生成されるプロセスです。 [1] [2]脂肪酸分解には3つの主要なステップが含まれます。

  • 脂肪組織の脂肪分解と脂肪組織からの放出
  • 活性化とミトコンドリアへの輸送
  • β酸化

脂肪分解と放出

脂肪酸は分解過程の初期段階において、脂肪細胞に蓄えられます。この脂肪の分解は脂肪分解と呼ばれます。脂肪分解の産物である遊離脂肪酸は血流に放出され、全身を循環します。トリアシルグリセロールが脂肪酸に分解される過程で、脂肪酸の75%以上が再びトリアシルグリセロールに戻ります。これは、飢餓や運動時においてもエネルギーを節約するための自然なメカニズムです。

活性化とミトコンドリアへの輸送

脂肪酸はミトコンドリアに運ばれる前に活性化されなければならず、そこで脂肪酸酸化が起こります。このプロセスは、脂肪酸アシルCoA合成酵素によって触媒される2段階のプロセスです。

活性化チオエステル結合の形成

この酵素はまずATPのαリン酸への求核攻撃を触媒し、 ピロリン酸とAMPに結合したアシル鎖を形成する。次のステップでは、脂肪酸アシル鎖とコエンザイムAとの間に活性化チオエステル結合を形成する。

上記のバランスの取れた式は次のようになります。

RCOO − + CoASH + ATP → RCO-SCoA + AMP + PP i
この2段階反応は可逆的であり、平衡は1付近にあります。反応を進行させるために、この反応は強力な発エルゴン加水分解反応と結合しています。無機ピロホスファターゼという酵素が、ATPから遊離したピロリン酸を2つのリン酸イオンに分解し、その過程で1つの水分子を消費します。したがって、正味の反応は次のようになります。

RCOO − + CoASH + ATP → RCO-SCoA+ AMP + 2P i

ミトコンドリアマトリックスへの輸送

ミトコンドリアの内膜は脂肪酸を透過せず、特殊なカルニチン運搬システムが活性化脂肪酸を細胞質からミトコンドリアへ輸送するために機能します。

活性化されると、アシル CoAはミトコンドリアマトリックスへと輸送されます。これは、一連の同様のステップを経て起こります。

  1. アシルCoAは、ミトコンドリア外膜に位置するカルニチンアシルトランスフェラーゼI（パルミトイルトランスフェラーゼ）Iによってカルニチンに結合します。
  2. アシルカルニチンはトランスロカーゼによって内部に運ばれる
  3. アシルカルニチン（パルミトイルカルニチンなど）は、ミトコンドリア内膜に存在するカルニチンアシルトランスフェラーゼ（パルミトイルトランスフェラーゼ）IIによってアシルCoAに変換されます。遊離したカルニチンは細胞質に戻ります。

カルニチンアシルトランスフェラーゼ Iは、脂肪酸生合成の中間体であるマロニル CoAによってアロステリック阻害を受け、 β酸化と脂肪酸合成の間の無駄な循環を防ぎます。

ミトコンドリアによる脂肪酸の酸化は、主に 3 つのステップで起こります。

  1. β酸化が起こり、脂肪酸が2炭素アセチルCoA単位に変換されます。
  2. アセチルCoAはTCA回路に入り、還元型NADHと還元型FADH2を生成します。
  3. 還元型補因子NADHとFADH2は、ミトコンドリア内の電子伝達系に関与し、ATPを生成します。脂肪酸は直接関与しません。

β酸化

ATP による活性化後、ミトコンドリア内に入ると、脂肪酸の β 酸化が 4 つの繰り返しステップを経て起こります。

  1. FADによる酸化
  2. 水分補給
  3. NAD +による酸化
  4. チオリシス
  5. アシルCoAとアセチルCoAの生成

偶数鎖脂肪酸のβ酸化の最終生成物はアセチルCoAであり、これはクエン酸回路への入り口分子となる。[3]脂肪酸が奇数鎖の場合、β酸化の最終生成物はプロピオニルCoAとなる。このプロピオニルCoAは中間体であるメチルマロニルCoAに変換され、最終的にはスクシニルCoAとなり、これもTCA回路に入る。

参照

参考文献

  1. ^ 藤田安太郎;松岡 洋広岡一武 (2007 年 11 月) 「細菌における脂肪酸代謝の調節」。分子微生物学。66 (4): 829–839 .土井: 10.1111/j.1365-2958.2007.05947.x。ISSN  0950-382X。PMID  17919287。S2CID 43691631  。
  2. ^ Novak, John T.; Carlson, Dale A. (1970). 「嫌気性長鎖脂肪酸分解の速度論」ジャーナル（水質汚染制御連盟） . 42 (11): 1932– 1943. ISSN  0043-1303. JSTOR  25036816.
  3. ^ Goepfert, Simon; Poirier, Yves (2007-06-01). 「脂肪酸分解におけるβ酸化とその先」 . Current Opinion in Plant Biology . Physiology and Metabolism. 10 (3): 245– 251. Bibcode :2007COPB...10..245G. doi :10.1016/j.pbi.2007.04.007. ISSN  1369-5266. PMID  17434787.
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