Normalerweise werden Fettsäuren in Form von Acyl-CoA in einer von Carnitin-Palmitoyltransferase I (CPT1), die auch als Carnitin-Acyltransferase I bekannt ist, katalysierten Reaktion in Acyl-Carnitin umgewandelt. Dadurch können sie von einer Translokase über die innere Mitochondrienmembran transportiert werden Das Acyl-CoA wird in einer chemisch identischen Reaktion regeneriert, die jedoch von einem anderen Enzym, der Carnitin-Palmitoyltransferase II (CPT2), katalysiert wird.
Aufgrund von Beobachtungen, die ich gemacht habe (siehe unten), möchte ich wissen, ob Acylcarnitin, das nicht in die Mitochondrien gelangt ist – entweder im Zytosol oder im Blut/Plasma vorhanden – wieder in Acyl-CoA umgewandelt werden kann, ohne in die Mitochondrien zu gelangen?
Tritt im Wesentlichen eine Reaktion wie die durch CPT2 katalysierte außerhalb der inner-mitochondrialen Matrix auf?
Ausarbeitung
Ich studiere Plasmametaboliten. Während des Fastens kommt es aufgrund der erhöhten Fettverwertung/Beta-Oxidation zu einem Anstieg der Plasma-Acylcarnitine. Wenn das Fasten gebrochen wird, sollen Acylcarnitine normalerweise abfallen. Seltsamerweise erleben manche Menschen 0-30 Minuten nach dem Essen einen Anstieg der Plasma-Acylcarnitine – aber dann fallen sie nach 30 Minuten ab. Ich bin verwirrt, da 30 Minuten nach der Nahrungsaufnahme immer noch erhöhte zirkulierende Insulinspiegel vorhanden sind und immer noch daran arbeiten sollten, den Großteil der Fettsäureoxidation zu hemmen – dennoch existiert der seltsame Anstieg und dann Abfall der Acylcarnitine nach 30 Minuten Nahrungsaufnahme immer noch.
Also bleibt mir die Frage, gibt es einen anderen Weg, auf dem Acylcarnitine außerhalb der Mitochondrien wieder in Acyl-CoA umgewandelt werden? Kurz gesagt, wie erinnert sich die Zelle an Fettsäuren, die für die Mitochondrien bestimmt sind?
Die Einführung in Ann NY Acad Sci. (2004) 1033:17–29 listet die verschiedenen Carnitin-Acyltransferasen auf und erwähnt CPT-1a, CPT-1b, CPT-1c (gewebespezifisch), gibt aber an, dass es beim Menschen nur ein einziges CPT-2 gibt. Es scheint keine andere Variante zu geben, daher würde die extra-mitochondriale Umwandlung von Acylcarnitin in Acyl-CoA eine posttranslationale Variante von CPT-2 oder CPT-1 erfordern, die in umgekehrter Richtung arbeitet.
Die Diskussion des Carnitinstoffwechsels in Berg et al. , Abschnitt 22 , impliziert, dass die Reaktion nahe am Gleichgewicht ist. Wenn die Konzentrationen von Substrat und Produkt geeignet wären, wäre es daher thermodynamisch möglich, dass CPT-1 in der umgekehrten Richtung arbeitet.
Thermodynamisch möglich bedeutet nicht unbedingt enzymatisch möglich. Ich bin mit kinetischen Studien zu CPT-1 und CPT-2 nicht vertraut, stelle mir aber vor, dass CPT-1 eine höhere Affinität für Acyl-CoA und Carnitin hat als für das Produkt Acyl-Carnitin, und dass die umgekehrte Situation für CPT-2 gilt. Ich stelle mir vor, dass die Fähigkeit von CPT-1 (oder einer bestimmten Isoform), die Rückreaktion unter physiologischen Umständen zu katalysieren, von seinem Km für Acylcarnitin und der Konzentration des letzteren abhängen würde. Es könnte sich lohnen, zu sehen, welche kinetische Analyse durchgeführt wurde.
Die „angemessene“ Situation für (2) könnte sein, wenn etwas die Verwendung von Acylcarnitin in den Mitochondrien von „Ziel“-Zellen verhindert.
Wenn Sie in diesem Bereich arbeiten, wissen Sie besser als ich, dass es verschiedene klinische Zustände und subklinische Zustände (z. B. Fettleibigkeit) gibt, die zu einer abnormalen Verwertung von Acylcarnitin führen. Könnten die ungewöhnlichen Fälle, die Sie beobachten, für solche Personen gelten?
David
Aaron43
David