脂肪酸分解

の 脂肪酸分解 細胞内でエネルギーを生成するのに役立ち、ベータ酸化として知られているものを介して行われます。ベータ酸化の過程で、アセチル-コエンザイムAが形成され、さらに二酸化炭素と水に分解されるか、クエン酸回路にフィードバックされます。脂肪酸の分解の障害は深刻な病気につながる可能性があります。

脂肪酸の分解とは何ですか？

生体内でのグルコースの分解に加えて、脂肪酸の分解は、細胞でエネルギーを生成するための重要な代謝プロセスです。

脂肪酸はミトコンドリアで分解されます。分解は、いわゆるベータ酸化を介して行われます。 「ベータ」という用語は、脂肪酸分子の3番目の炭素原子（ベータ炭素原子）で酸化が行われるという事実に由来しています。

酸化サイクルの終わりに、2つの炭素原子が活性化酢酸（アセチル補酵素A）の形で分離されます。脂肪酸の分解には数回の酸化サイクルが必要なため、このプロセスは以前は脂肪酸スパイラルとも呼ばれていました。

アセチル補酵素はミトコンドリアでさらに分解され、ケトン体または二酸化炭素と水になります。ミトコンドリアから細胞質に戻ると、クエン酸回路にフィードバックされます。

脂肪酸の分解では、グルコースの燃焼よりも多くのエネルギーが生成されます。

機能とタスク

脂肪酸の分解はいくつかの反応段階で起こり、ミトコンドリア内で起こります。まず第一に、脂肪酸分子は細胞のサイトゾルにあります。

それらは、分解のために最初に活性化され、ミトコンドリアに輸送されなければならない不活性分子です。脂肪酸を活性化するために、補酵素AはアシルCoAの形成とともに移動します。まず、ATPはピロリン酸とAMPに分割されます。次に、AMPを使用して、アシルAMP（アシルアデニル酸）を形成します。

AMPを分離した後、脂肪酸を補酵素Aでエステル化して、アシル-CoAを形成できます。次に、酵素カルニチンアシルトランスフェラーゼIの助けを借りて、カルニチンは活性化脂肪酸に転送されます。

この複合体は、カルニチン-アシルカルニチン輸送体（CACT）によってミトコンドリア（ミトコンドリアマトリックス）に輸送されます。そこで、カルニチンは再び分離され、コエンザイムAが再び転送され、カルニチンはマトリックスから排出され、ミトコンドリアで実際のベータ酸化のためにアシル-CoAが利用可能になります。

実際のベータ酸化は4つの反応ステップで行われます。古典的な酸化ステップは偶数番号の飽和脂肪酸で行われます。奇数または不飽和脂肪酸が分解された場合、最初の分子は、さらなる反応によるベータ酸化のために最初に準備されなければなりません。

偶数番号の飽和脂肪酸のアシルCoAは、酵素アシルCoAデヒドロゲナーゼの助けを借りて、最初の反応ステップで酸化されます。これにより、トランス位の2番目と3番目の炭素原子の間に二重結合が作成されます。さらに、FADはFADH2に変換されます。

通常、不飽和脂肪酸の二重結合はcis位置にありますが、脂肪酸分解反応の次のステップは、trans位置に二重結合がある場合にのみ発生します。

2番目の反応ステップでは、酵素enoyl-CoAヒドラターゼがベータ炭素原子に水分子を追加して、ヒドロキシル基を形成します。次に、いわゆるL-3-ヒドロキシアシル-CoAデヒドロゲナーゼがベータ炭素原子をケト基に酸化します。 3-ケトアシル-CoAが形成される。

最後の反応ステップでは、追加の補酵素Aがベータ炭素原子に結合します。アセチル-CoA（活性化酢酸）が分離され、2つの炭素原子が短いアシル-CoAが残ります。この短い残留分子は、次の反応サイクルを経て、アセチル-CoAがさらに切断されます。

このプロセスは、分子全体が活性化酢酸に分解されるまで続きます。ベータ酸化と逆のプロセスも理論的には可能ですが、実際には起こりません。

脂肪酸合成には異なる反応メカニズムがあります。ミトコンドリアでは、アセチル-CoAはさらに二酸化炭素と水に分解されるか、エネルギーを放出してケトン体になります。奇数番号の脂肪酸の場合、3つの炭素原子を持つプロピオニルCoAが最後に残ります。この分子は別の方法で分解されます。

不飽和脂肪酸が分解されると、二重結合は特定のイソメラーゼによってシスからトランス配置に変換されます。

病気と病気

脂肪酸分解障害はまれですが、深刻な健康上の問題を引き起こす可能性があります。ほとんどの場合、これらは遺伝性疾患です。

脂肪酸の分解に関与するほとんどすべての関連酵素に対応する遺伝子変異があります。たとえば、MCAD酵素の欠損は、常染色体劣性遺伝する遺伝子変異から生じます。 MCADは中鎖脂肪酸の分解を担当します。症状には、低血糖（低血糖）、発作、頻繁な昏睡状態などがあります。ここでは脂肪酸を使用してエネルギーを生成することはできないため、増加したレベルのグルコースが燃焼します。これは低血糖と昏睡のリスクにつながります。

体はエネルギー生産のために常にブドウ糖を供給されなければならないので、長期的な食物禁断があってはなりません。必要に応じて、急性危機時には高用量のグルコース注入を投与する必要があります。

さらに、すべてのミオパシーはミトコンドリアの脂肪酸分解障害の特徴です。これは筋肉の衰弱、肝臓の代謝障害、低血糖状態を引き起こします。影響を受けた人々の最大70パーセントが、彼らの人生の過程で失明します。

過度に長い脂肪酸の分解が妨げられると、深刻な病気も起こります。これらの非常に長鎖の脂肪酸はミトコンドリアでは分解されず、ペルオキシソームで分解されます。ここでは、酵素ALDPがペルオキシソームへの導入に関与しています。ただし、ALDPに欠陥があると、長い脂肪酸分子が細胞質に蓄積し、重度の代謝障害を引き起こします。神経細胞と脳の白質も攻撃されます。このタイプの脂肪酸​​分解障害は、バランス障害、しびれ、けいれん、副腎などの神経症状を引き起こします。