Acil-CoA

L’acil-CoA o acil-Coenzima A è costituito da un gruppo acilico composto da un atomo di carbonio attaccato ad un atomo di ossigeno con doppio legame e un gruppo alchilico legato al Coenzima A. Quest’ultimo è costituito da una catena simile a una proteina unita all’ADP che insieme all’ATP è utilizzata per l’immagazzinamento dell’energia e da un gruppo solfidrilico altamente reattivo che si lega alle molecole di acido carbossilico tramite un legame tioestere.

struttura dell'acil CoA
struttura dell’acil CoA

L’acil-CoA è un gruppo di coenzimi che costituiscono un fattore cruciale in molte reazioni biologiche finalizzate al metabolismo degli acidi grassi.  L’acil-CoA è molto importante nella produzione di energia degli animali perché si converte in acetil CoA ed entra nel ciclo di Krebs per produrre l’adenosintrifosfato (ATP) e il guanosintrifosfato (GPT).

L’ATP è il principale trasportatore di energia dalle reazioni esoergoniche a quelle endoergoniche ed è uno dei più importanti composti che costituisce il collegamento chimico fra catabolismo e anabolismo e il guanosintrifosfato (GPT) è necessario per la sintesi dell’RNA durante il processo di trascrizione.

Acil-CoA e attivazione degli acidi grassi

Gli acidi grassi immagazzinati nel tessuto adiposo, fungono da principale riserva di energia. L’ingresso degli acidi grassi a catena lunga, necessari per la produzione di energia durante lo stato di digiuno, nella cellula è mediato da proteine ​​leganti gli acidi grassi.

L’attivazione degli acidi grassi avviene nel citosol, sulla membrana mitocondriale esterna, subito dopo il loro ingresso nella cellula. Gli acidi grassi devono essere convertiti in intermedi attivi mediante una reazione con ATP prima di poter subire un ulteriore metabolismo.

Gli acidi grassi presenti nel citoplasma reagiscono prima con il CoA grazie all’azione dall’acil-CoA sintetasi e quindi entrano nella via metabolica. Questa è una reazione che richiede ATP, producendo AMP e pirofosfato

Acil-CoA e metabolismo lipidico

Una delle principali vie metaboliche degli acidi grassi è la β-ossidazione che viene avviata dall’acetil-CoA nella matrice del mitocondrio e comprende quattro reazioni che rilasciano acetil-SCoA e un acile a catena più corta di due residui di carbonio. I cicli di degradazione vengono ripetuti fino a ridurre l’intera catena a composti contenenti due residui carboniosi.

primo stadio
fase iniziale

La β-ossidazione consta di quattro fasi. Nella fase iniziale, detta anche prima ossidazione, l’acil-CoA perde due atomi di idrogeno dai suoi atomi di carbonio α e β  ovvero C2 e C3. Questa deidrogenazione è catalizzata dall’acil-CoA deidrogenasi che utilizza il FAD come accettore di idrogeno. Dalla reazione si ottiene un derivato insaturo α-β (o 2–3) acil-CoA in configurazione trans.

Vi sono tre isoenzimi dell’acil-CoA deidrogenasi che sono classificati in tre gruppi distinti in base alla loro specificità per i substrati di acidi grassi a catena lunga (più di 12 atomi di carbonio), media (tra 6 e 12 atomi di carbonio) e corta (tra 4 e 6 atomi di carbonio).

Nella seconda fase avviene l’idratazione catalizzata dall’enoil-CoA idratasi, detta anche crotonasi, che aggiunge acqua per saturare  il doppio legame e formare il β-idrossiacil-CoA (o 3-idrossiacil-CoA).

Nella terza fase, detta anche seconda ossidazione, avviene la deidrogenazione del carbonio β catalizzata dalla 3-idrossiacil-CoA deidrogenasi, per formare il corrispondente β-cheto-acil-CoA e NADH. In questa reazione il NAD agisce come accettore di idrogeno

β ossidazione
β ossidazione

Nella quarta e ultima fase avviene la rottura della catena con rilascio di acetil-CoA. In questa reazione il β-cheto-acil-CoA viene scisso tra i carboni α e β mediante l’azione della β-chetotiolasi. La scissione tiolitica dà, come prodotti di reazione, oltre all’acetil-CoA un nuovo acil-Coenzima A che presenta due atomi di carbonio in meno del precedente.

L’ossidazione viene ripetuta per degradare completamente gli acidi del ciclo di reazioni precedente quindi, ad esempio, partendo dall’acido caprilico che ha 8 atomi di carbonio, sono necessarie tre fasi di β-ossidazione e si ottengono quattro acil-Coenzima A.

Anche le catene di acidi grassi con un numero dispari di atomi di carbonio sono soggette a β-ossidazione e, nell’ultimo ciclo, l’acetil-CoA prodotto a 5 atomi di carbonio viene metabolizzato in acetil-CoA e propionil-CoA che può entrare nella gluconeogenesi .

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