beetaoksidaatio

Beetaoksidaatio on rasvahappojen oksidatiivinen hajotus, jossa rasvahappojen ketjut lyhenevät kahdella hiiliatomilla jokaisella kiertokerralla. Pääasiallisesti se tapahtuu mitokondrioiden matriksissa, ja sen tarkoituksena on tuottaa acetyl-CoA:ta, joka siirtyy TCA-sykliin, sekä elektroninsiirtokanavien kautta syntyviä NADH- ja FADH2-molekyyleja energiantuotantoon. Very long chain -rasvahapoille beetaoksidaatio alkaa peroksisomissa, jossa alkuperäiset vaiheet eivät tuota ATP:tä; lopun ketjut siirtyvät usein mitokondrioihin jatkamaan beta-oksidaatiota.

Prosessi alkaa rasvahapon aktivoinnilla: rasvahappo muutetaan acyl-CoA:ksi beetaoksidaation ensimmäisessä vaiheessa. Pitkien ketjujen rasvahapot kuljetetaan matriisiin karnitiinian shuttle -järjestelmän kautta (CPT I, karniitiinikauppa ja CPT II). Pitkät ketjut kulkevat ulommasta mito- ja sisäiseen kalvokykyyn.

Beetaoksidaation kiertoprosessi koostuu neljästä vaiheesta: dehydrogenaatio FADH2:n tuottamiseksi, hydration, toisen dehydrogenaation NADH:ksi sekä kiinnitysreaktio tiolyyksillä, joka tuottaa acetyl-CoA:n ja lyhentyneen acyl-CoA:n kahdella hiiliatomilla vähemmän. Tätä kiertoa toistetaan, kunnes jäljelle jää kaksi hiiliä (acetyl-CoA) tai vähemmän.

Energiatuotto: palmitoyyl-CoA:n kaltainen pitkäketjuinen rasvahappo antaa kiertojen myötä 7 FADH2:ta, 7 NADH:ta ja 8 acetyl-CoA:ta. Jokaisesta acetyl-CoA:sta saadaan noin 10 ATP:ta TCA-syklistin ja oksidatiivisen fosforylaation kautta. Aktivaatio, jossa rasvahappo muuntuu acyl-CoA:ksi, kuluttaa kuitenkin 2 ATP:tä (equivalent). Näin palmitoylaatio tuottaa noin 106 ATP:ta nettona. Eri rasvahapoilla saanto vaihtelee riippuen ketjun pituudesta.

Säätely ja organisatorinen merkitys: beetaoksidaatioa säätelevät muun muassa malonil-CoA, joka estää CPT I -välittäjän toimintaa. Hormonaalinen tila vaikuttaa: glukagon ja adrenaliini lisäävät rasvahappojen mobilisointia ja oksidaatiota, kun taas insuliini vastaa rasvahappojen varastointiin. Peroksisomaalinen beta-oksidaatio on tärkeä erittäin pitkien rasvahappojen esikäsittely, mikä valmistaa ne siirtymään mito- ja energiantuotantoon.

Laajemmin beetaoksidaatio on keskeinen osa energiataloutta ja rasvaliukoisten rasvahappojen metabolismia, ja sen häiriöt voivat vaikuttaa rasvahappojen hajoamiseen ja solujen energiantuotantoon.