BetaAbbau

Beta-Abbau, auch β-Oxidation genannt, ist ein zentraler kataboler Prozess zum Abbau von Fettsäuren zur Energiegewinnung. Er erfolgt überwiegend in Mitochondrien und ergänzend in Peroxisomen, insbesondere bei sehr langen Fettsäuren. Fettsäuren werden zuerst durch Fettsäure-CoA-Synthetasen zu Acyl-CoA aktiviert. Der Transport in die Mitochondrien erfolgt über den Carnitin-Shuttle: Die Carnitin-Palmitoyltransferase I (CPT1) an der äußeren Membran reguliert den Transport, ein Translokator bringt das Acylcarnitin-Molekül durch die Membran, CPT2 wirkt an der Matrixseite und wandelt es zurück in Acyl-CoA. Malonyl-CoA hemmt CPT1 und reguliert so den Fettabbau.

In der mitochondrialen Beta-Oxidation läuft der Abbau in wiederholten Vier-Schritte-Zyklen ab. Zunächst erfolgt eine Dehydrogenierung durch Acyl-CoA-Dehydrogenase, wodurch FADH2 gebildet wird und ein Enoyl-CoA entsteht. Dann erfolgt Hydratisierung durch Enoyl-CoA-Hydratase zu β-Hydroxyacyl-CoA. Eine weitere Oxidation durch β-Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase liefert NADH und β-Ketoacyl-CoA. Schließlich erfolgt eine thiolytische Spaltung durch β-Ketoacyl-CoA-Thiolase, wodurch Acetyl-CoA freigesetzt und eine um zwei Kohlenstoffatome kürzere Acyl-CoA-Radikalgruppe gebildet wird. Dieser Zyklus wiederholt sich, bis nur noch Acetyl-CoA vorliegt. Bei ungeradkettigen Fettsäuren entsteht Propionyl-CoA, das schrittweise zu Succinyl-CoA umgewandelt wird.

In Peroxisomen findet der Beta-Abbau vor allem sehr langer Fettsäuren statt; dort entsteht häufig H2O2 als Nebenprodukt, und die freigesetzten Acetyl-CoA-Einheiten werden in das Mitochondrien-System transferiert. Der gesamte Prozess wird durch den zellulären Energiebedarf, Hormonstatus und Malonyl-CoA-Regulation gesteuert. Erkrankungen der Fettsäureoxidation wie MCAD-Mangel führen zu Hypoglykämie, Leberproblemen und anderen Symptomen.