Катаболизм ненасыщенных жирных кислот
Окисление ненасыщенных жирных кислот происходит с соблюдением всех закономерностей β-окисления, но через дополнительные стадии, природа которых зависит от положения и геометрии двойной связи (связей) в обычных ненасыщенных жирных кислотах. Рассмотрим в качестве примера β-окисление олеиновой кислоты (С18:1, ∆9). Первые три цикла окисления приводят к образованию жирной кислоты с цис-∆3-конформацией двойной связи (рис.22.4).
Рис.22.4. β-окисление моноеновых жирных кислот
Чтобы смогла осуществиться следующая стадия ‒ гидратация с участием еноил-СоА-гидратазы, необходимо чтобы двойная связь в молекуле СоА-производного жирной кислоты переместилась из положения 3-4 в положение 2-3 и изменилась ее конфигурация из цис- в транс-. Это препятствие преодолевается с помощью дополнительного фермента цис,транс-изомеразы, катализирующей двойную изомеризацию ‒ изменяются и положение и геометрия двойной связи. После завершения изомеризации процесс β-окисления идет обычным путем.
При окислении линолевой кислоты (С18:2; ∆9,12) с двумя цис-двойными связями первые три цикла β-окисления приведут к образованию 12-углеродной кислоты с цис-двойными связями в положении 3 и 6. Это соединение не является субстратом ни для ацил-СоА-дегидрогеназы, ни для еноил-СоА-гидратазы в ходе β-окисления. В частности, как отмечено ранее, для гидратазы необходима транс-двойная связь между углеродными атомами 2 и 3. Кроме того, через следующие два цикла образуется ненасыщенная кислота с двойной связью в α,β-положении, но с цис-геометрией. В результате реакции гидратации данного соединения образуется D-изомер β-гидроксипродукта, который не может быть использован в качестве субстрата L-β-гидроксиацил-СоА-дегидрогеназой. Поэтому в случае окисления такой кислоты, как линолевая, необходимо участие не только цис-транс-изомеразы, но и второго дополнительного фермента ‒ эпимеразы, катализирующий D ↔ L превращение. После этого β-окисление проходит без помех. Такой метаболит служит субстратом еноил-гидратазы, превращающей транс-еноил-СоА в L-β-гидроксиацил-СоА.
Скорость окисления ненасыщенных жирных кислот выше, чем насыщенных жирных кислот.
Катаболизм жирных кислот с нечетным числом атомов углерода
Природные липиды в подавляющем большинстве содержат жирные кислоты с четным числом углеродных атомов. Однако в липидах многих растений и некоторых морских организмов присутствуют жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода. Кроме того, у жвачных животных при переваривании углеводов в рубце образуется большое количество пропионовой кислоты, которая содержит три углеродных атома.
Пропионат всасывается в кровь и окисляется в печени и других тканях. Установлено, что жирные кислоты с нечетным числом углеродных атомов окисляются таким же образом, как и жирные кислоты с четным числом углеродных атомов, с той лишь разницей, что на последнем этапе β-окисления образуется одна молекула пропионил-СоА и одна молекула ацетил-СоА, а не две молекулы ацетил-СоА. Далее пропионил-СоА подвергается биотин-зависимому карбоксилированию и В12-зависимой внутримолекулярной перегруппировке, превращаясь в сукцинил-СоА, дальнейшее метаболическое превращение которого происходит в цикле лимонной кислоты (рис.22.5).
Рис. 22.5. Превращение пропионил-СоА в сукцинил-СоА