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.
Las grasas se descomponen mediante la conversión a 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.
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]
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]
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.
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.
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.