متابولیسم لیپید-۳/بیوشیمی دولین-هنری-تیتز-استرایر-لنینجر-هارپر/کنکور ارشد و دکترای بیوشیمی بالینی

بتا- اکسیداسیون اسیدهای چرب اشباع، چهار تا مرحله داره:
اولین مرحله ی اکسیداسیون اسیدهای چرب شامل چهار تا واکنش آنزیمیه. اول، طی دهیدروژناسیون آسیل-کوآی چرب، یه پیوند دوگانه بین کربن های α و β یعنی کربن های 2 و 3 ایجاد میشه و تولید ترانس-∆2-انویل-کوآ میشه. یادتون باشه که پیوند دوگانه ی تولیدی، کانفیگراسیون ترانس داره در صورتی که پیوند های دوگانه ی موجود توی اسیدهای چرب غیراشباع طبیعی از نوع سیس هستن. اولین واکنش توسط یه ایزوزیم آسیل-کوآ دهیدروژناز کاتالیز میشه که هرکدومشون برای دامنه ای از مولکول های آسیل-چرب یا طول متفاوت اختصاصین. دهیدروژناز آسیل-کوآی بسیار بلندزنجیریا VLCAD، روی اسیدهای چرب 12 تا 18 کربنی اثر داره. نوع زنجیر متوسط یا MCAD روی اونایی که 4 تا 14 کربن دارن اثر داره و نوع زنجیر کوتاه یا SCAD روی اونایی که 4 تا 8 کربن دارن. هر سه تای این ایزوزیم ها، فلاووپروتئین های حاوی FAD پروستتیک هستن. الکترون های برداشت شده از آسیل-کوآی چرب به FAD انتقال داده میشن و شکل احیا شده ی دهیدروژناز، فورا الکترون هارو به یه حامل الکترون توی زنجیر تنفسی میتوکندری بنام فلاووپروتئین انتقال دهنده ی الکترون یا ETF منتقل میکنن.اکسیداسیونی که توسط آسیل-کوآ دهیدروژناز رخ میده، مشابه دهیدروژناسیون سوکسینات توی سیکل کربسه. توی هر دوی این واکنش ها، آنزیم به غشای داخلی وصله، یه یپوند دوگانه بین کربن های α و β یه دی کربوکسیلیک اسید ایجاد میشه، FAD گیرنده ی الکترونه و الکترو نهای حاصل از این واکنش نهایتا از راه زنجیر تنفسی به O2 میرسن و منجر به ساخت حدود 1.5 مولکول ATP برای هر جفت الکترون میشن. توی واکنش دوم سیکل بتا-اکسیداسیون، آب به پیوند دوگانه ی ترانس-∆2-انویل-کوآ اضافه میشه و تولید ایزومر فضایی L مولکول بتا-هیدروکسی آسیل-کوآ یا همون 3-هیدروکسی آسیل-کوآ رو میکنه. این واکنش که توسط انویل-کوآ هیدراتاز کاتالیز میشه، مشابه واکنش فورماراز توی سیکل کربسه که توی اون آب، به پیوند دوگانه بین کربن های آلفا و بتا اضافه میشه. توی واکنش سوم، L-بتا-هیدروکسی آسیل-کوآ در اثر فعالیت آنزیم بتا-هیدروکسی آسیل-کوآ دهیدروژناز به بتا-کتوآسیل-کوآ دهیدروژنه میشه. توی این واکنش، گیرنده ی الکترون ها، NAD+ است. این آنزیم کاملا برای ایزومر فضایی L مولکول هیدروکسی آسیل-کوآ اختصاصی شده. NADH ای که تولید میشه، الکترون های خودشو به NADH-دهیدروژناز میده که یه حامل الکترونی توی زنجیر تنفسیه و موقع انتقال الکترون ها در طول زنجیر تا اکسیژن، ADP به ATP تبدیل میشه. واکنش بتا-هیدروکسی دهیدروژناز شباهت زیادی به واکنش مالات دهیدروژناز توی سیکل کربس داره. آخرین واکنش بتا-اکسیداسیون توسط آسیل-کوآ ترنسفراز کاتالیز میشه که اسم دیگه ی اون، تیولازه. این آنزیم واکنش شکسته شدن بتا-کتوآسیل-کوآ توسط کوآنزیم آی آزاد و جدا شدن یه قطعه ی دو کربنی از C-ترمینال اسید چرب ابتدایی بصورت استیل-کوآ رو کاتالیز میکنه. محصول دیگه ی این واکنش، تیواستر کوآنزیم آ، اسید چربیه که حالا دو اتم کربن کمتر داره. این واکنش رو تیولیز میگن که مثل هیدرولیزه ولی بجای مولکول آب، بتا-کتو-آسیل-کوآ توسط گروه تیول کوآنزیم آ شکسته میشه.سه واکنش آخر این توالی چهار وکانشی توسط یکی از دو سری آنزیم زیر انجام میشه. برای زنجیرهای آسیل چرب دارای حداقل 12 کربن، واکنش ها توسط یه کمپلکس چند آنزیمی بنام پروتئین سه کاره یا TFP کاتالیز میشه که با غشای داخلی میتوکندری مرتبطه. TFP هترواوکتامری از زیرواحدهای α4β4 است. هر کدوم از زیرواحدهای α دو فعالیت انویل-کوآ هیدراتاز و بتا-هیدروکسی آسیل-کوآ دهیدروژناز رو دارن. زیرواحدهای بتا حاوی فعالیت تیولازی هستن. این ارتباط محکم سه فعالیت آنزیمی ممکنه به هدایت کانالی موثر سوبسترا از یه جایگاه فعال به جایگاه دیگه، بدون انتشار ترکیبات حدواسط به خارج از سطح آنزیم، کمک کنه. وقتی TFP زنجیر آسیل چرب رو به 12 یا تعداد کمتری کربن کوتاه کنه، ادامه ی اکسیداسیون با استفاده از چهار آنزیم محلول توی ماتریکس کاتالیز میشه. میدونیم که پیوند یگانه ای که بین گروه های متیلن یا CH2-- ی موجود توی اسیدهای چرب وجود داره، نسبتا پایداره. توالی بتا-اکسیداسیون، مکانیسم مناسبی برای ناپایدار کردن و شکستن این پیوندهاست. نتیجه ی سه تا واکنش اول بتا-اکسیداسیون، تولید یه پیوند کربن-کربن با پایداری خیلی کمتره که راحت شکسته میشه. توی این اتفاق، کربن های آلفا یعنی کربن2 به دو کربن کربونیل متصل میشن که ترکیب حدواسط بتا-کتوآسیل-کوآست. فعالیت کنونی کربن بتا یا همون کربن3، اونو تبدیل به هدف مناسبی برای حمله ی نوکلئوفیلی گروه SH- کوآنزیم آ میکنه که توسط تیولاز کاتالیز میشه. خاصیت اسیدی هیدروژن آلفا و پایداری رزونانس کربانیون حاصل از جدا شدن این هیدروژن، -CH2-CO-S-COA انتهایی رو به گروه ترک کننده ی خوبی تبدیل میکنه و شکسته شدن پیوند آلفا-بتا رو راحت تر میکنه.
#بتا_اکسیداسیون
#بتااکسیداسیون
#بیوشیمی #بیوشیمی_بالینی #وزارت_بهداشت