El transporte de ácidos grasos desde el citosol a la matriz mitocondrial
El transporte de
ácidos grasos desde el citosol hasta el interior de la matriz mitocondrial se
lleva a cabo mediante un proceso en que intervienen varios enzimas ( diferentes
acil-transferasas ) y un transportador situado en la membrana interna
mitocondrial ( proteína transportadora de carnitina / acilcarnitina ).
Los ácidos grasos pueden proceder bien de la síntesis en citosol por la ácido graso sintetasa, bien de la hidrólisis de acilgliceroles, y obviamente la mayoría de las células los obtienen a través de la membrana plasmática procedentes de la sangre.
Una parte de los ácidos grasos proceden de los peroxisomas. En los peroxisomas se produce la oxidación parcial de ciertos ácidos, como por ejemplo el ácido fitánico o los VLCFA ( ácidos grasos de cadena muy larga ). En general, aunque no siempre, la oxidación peroxisomal de ácidos grasos tiene un sentido degradativo resultando como producto de esta función metabólica distintos acil-CoA de cadena corta como acetil-CoA o propionil-CoA, acil-CoA de cadena media como caproil-CoA u octanoil-CoA.
Los ácidos grasos llegan a la mitocondria en forma de acil-CoA. El proceso de " unir " el ácido graso al CoA lo realizan varias enzimas en distintas localizaciones; en citosol, en membrana plasmática y en membranas de retículo endoplásmico, peroxisomas, y mitocondria existen enzimas que sintetizan acil-CoA : ácido graso CoA ligasas ( familia de las FACL ), y miembros de la familia SLC27 ( familia 27 de transportadores de soluto ). La actividad mitocondrial en este sentido es muy importante cuantitativamente.
El transporte de acil-CoA en mitocondria : Los acil-CoA no pueden atravesar la membrana mitocondrial interna. El radical acilo graso pasará esta membrana unido a la carnitina en forma de acil-O-carnitina. Por ello los radicales acilo graso son transferidos desde el CoA hasta la carnitina en el espacio intermembrana, en una reacción ( reversible ) que origina acil-carnitina. Reacción que es catalizada por el enzima carnitina palmitoiltransferasa I ( CPT I ), enzima del que existen varias isoformas.
El radical acilo graso atraviesa la membrana mitocondrial interna unido a carnitina en forma de acil-carnitina. Este paso es realizado mediante el antiportador de acil-carnitina / carnitina ( CACT ), que intercambia acil-carnitina ( entra en la matriz ) por carnitina libre ( sale de la matriz ). Este transportador pertenece a la familia 25 de transportadores de soluto y por ello recibe también la denominación de SLC25A20.
La última etapa es catalizada por el enzima carnitina palmitoiltransferasa II ( CPT II ), enzima de la matriz mitocondrial que realiza la transacilación ( reversible ) en dirección contraria a la realizada por carnitina palmitoiltransferasa I . La carnitina palmitoiltransferasa II cataliza la transferencia del radical acilo graso desde la acil-carnitina hasta el CoA para formarse carnitina libre y acil-CoA.
Esta reacción de transacilación ( reversible ) entre acil-carnitina y CoA también la realizan los enzimas carnitina acetiltransferasa (CRAT ) y carnitina octanoiltransferasa ( CROT ). La carnitina acetiltransferasa (CRAT ) es un enzima que cataliza la transacilación entre CoA y carnitina cuando el radical acilo graso es de cadena muy corta ( acetilo, propionilo, butirilo ), existiendo 2 isoformas mitocondriales y una peroxisomal. La carnitina octanoiltransferasa ( CROT ) es un enzima de la matriz peroxisomal que cataliza la transacilación entre CoA y carnitina cuando el radical acilo graso es de cadena media ( caproilo, octanoilo ).
En el dibujo se exponen los procesos que permiten el paso de los radicales acilo graso hasta la matriz mitocondrial.
El principal destino de los ácil-CoA en la matriz mitocondrial es su oxidación en el proceso de b-oxidación.