168-169

Метаболизм липидов

Побочные пути деградации жирных кислот

Основной путь деградации жирных кислот протекает через β-окисление (см. с. 166). Наряду с этим имеются побочные метаболические пути, такие, как разрушение ненасыщенных жирных кислот (схема А), разрушение жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов (схема Б), α- и ω-окисление жирных кислот, а также деградация жирных кислот в пероксисомах. Хотя эти побочные пути количественно менее важны, их нарушение может приводить к тяжелым заболеваниям (см. ниже).

А. Деградация ненасыщенных жирных кислот

У ненасыщенных жирных кислот двойные связи в положении 9 или 12 обычно имеют цис-конфигурацию, как, например, в линолевой кислоте (18:2; 9,12). Деградация таких кислот, как и насыщенных жирных кислот, протекает путем β-окисления до С-9-цис-двойной связи. Поскольку в промежуточных продуктах (КоА-эфирах Δ^2,3-не насыщенных кислот) двойная связь должна быть в транс-конфигурации, специфическая изомераза катализирует превращение 3,4-цис-изомера в 2,3-транс-изомер [1] и деградация может быть продолжена путем β-окисления. В тех случаях, когда такое превращение невозможно, двойная связь восстанавливается с помощью НАДФН + Н⁺ (NADPH + Н⁺) [2]. Последующая деградация жирной кислоты происходит по обычному механизму β-окисления, сопровождающемуся перегруппировкой двойных связей.

Б. Деградация жирных кислот с нечетным числом атомов углерода

Эта группа жирных кислот окисляется по такому же механизму, что и обычные жирные кислоты с четным числом атомов углерода. После поступления в клетку они активируются с образованием ацил-КоА и потреблением АТФ, затем транспортируются в митохондрии с помощью карнитинового челнока, где разрушаются в результате β-окисления (см. с. 166). Остающийся пропионил-КоА карбоксилируется пропионил-КоА-карбоксилазой с образованием метилмалонил-КоА [3], который после изомеризации (не показано, см. с. 402) превращается в сукцинил-КоА [4].

В этих реакциях принимают участие различные коферменты: карбоксилирование [3] происходит с помощью биотина, а изомеризация мутазой [4] - с участием кофермента В₁₂ (5'-дезоксиаденозилкобаламина, см. с. 356).

Сукцинил-КоА является промежуточным метаболитом цитратного цикла и после превращения в оксалоацетат включается в глюконеогенез. Из конечного продукта деградации жирных кислот с нечетным числом атомов углерода -- пропионил-КоА - синтезируется глюкоза. Напротив, образующиеся при β-окислении молекулы ацетил-КоА не могут использоваться для глюконеогенеза, так как оба углеродных атома ацетильного остатка на пути к оксалоацетату превращаются в СО₂.

Дополнительная информация

Дополнительно к показанному в верхней части схемы пути деградации жирных кислот имеются второстепенные пути, предназначенные для окисления некоторых необычных жирных кислот, присутствующих Ε пище.

α-Окислением разрушаются метилразветвленные жирные кислоты. Процесс начинается с гидроксилирования и далее осуществляется путем последовательного отщепления С₁-остатков, не требует участия кофермента А и не сопровождается синтезом АТФ.

ω-Окисление начинается с гидроксилирования ω-углеродного атома жирной кислоты монооксигеназой (см. с. 310) и в результате окисления приводит к образованию жирных кислот с двумя карбоксильными группами, которые разрушаются β-окислением с обеих сторон до С₈- или С₆-дикарбоновых кислот и, наконец, выводятся с мочой.

Деградация жирных кислот с очень длинной целью атомов углерода. Альтернативная форма β-окисления встречается в пероксисомах печени, специализирующихся на разрушении длинноцепочечных жирных кислот [n > 20), в результате чего образуются ацетил-КоА и Н₂О₂; при этом АТФ не синтезируется.

Нарушения обходных путей деградации жирных кислот приводят к известным клиническим последствиям: при синдроме Рефсума метилразветвленная фитиновая кислота (из растительной пищи) не может разрушаться путем α-окисления, при синдроме Целльвегера нарушена деградация длинноцепочечных жирных кислот из-за дефекта пероксисом.