Betaoxidatie

Beta-oxidatie is het catabolische proces waarbij vetzuren worden afgebroken tot acetyl-CoA, voornamelijk in de mitochondriën. Voor zeer lange ketens vindt ook in peroxisomen beta-oxidatie plaats. Vetzuren worden in het cytosol gekoppeld aan CoA door acyl-CoA synthetase en vervolgens via de carnitine shuttle naar de mitochondriale matrix getransporteerd; CPT1 vormt acyl-carnitine aan de buitenmembraan, die door een translocase wordt gebracht en bij CPT2 weer tot acyl-CoA wordt omgezet.

In de matrix verloopt beta-oxidatie in cycli die het vetzuur telkens twee koolstofatomen korter maken en acetyl-CoA opleveren. Elke cyclus omvat vier stappen: dehydrogenatie door acyl-CoA dehydrogenase (FADH2); hydratatie door enoyl-CoA hydratase; dehydrogenatie door beta-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase (NADH); en thiolyse door beta-ketoacyl-CoA thiolase, waarbij acetyl-CoA vrijkomt en een korter acyl-CoA resteert. Dit proces herhaalt zich totdat de keten volledig is omgezet.

Bij onverzadigde vetzuren vereisen enkele dubbele bindingen extra enzymen (isomerase, en bij dienen reductase). Bij vetzuren met een oneven aantal koolstoffen ontstaat propionyl-CoA, dat via propionyl-CoA carboxylase en methylmalonyl-CoA mutase wordt omgezet tot succinyl-CoA en in het TCA-cyclus wordt ingebouwd. In peroxisomen wordt vooral zeer lange keten vetzuren afgebroken; de eerste stap levert H2O2 op, die door catalase wordt afgebroken, waarna de kortere producten verder in mitochondriën worden geoxideerd.

De energieopbrengst komt voort uit acetyl-CoA, NADH en FADH2 die in de elektronentransportketen energie opleveren. Regulatie vindt onder meer plaats door malonyl-CoA, dat CPT1 remt, en door hormonale signalen zoals glucagon en epinefrine (stimulerend) en insuline (remmend). Stoornissen zoals MCAD-deficiëntie of CPT-deficiëntie kunnen leiden tot hypoglykemie bij vasten.