Главная
Карнитиновая транспортная система (также карнитин-ацилтрансферазная система, карнитиновый челнок) — одна из нескольких транспортных систем митохондрий, осуществляющая перенос ацил-CоА, посредством ацилирования карнитина в цитоплазме, через мембраны митохондрий в матрикс (трансмембранный перенос). В состав системы входят несколько ферментов: Карнитинацилтрансферазы (также карнитинпальмитоилтрансферазы, сокр. CPT) и белок-переносчик — карнитин-ацилкарнитин транслоказа (сокр. CACT) . Данные ферменты относятся к мембранным белкам.
Структура и механизм переноса
Активированные жирные кислоты с малой и средней длиной углеводородной цепи могут легко проникать через двойную мембрану митохондрий, но большинство жирных кислот имеют длинную цепь, которая мешает проникновению этих кислот во внутрь. Для этого переноса у митохондрий имеется система, позволяющая транспортировать такие жирные кислоты сквозь мембраны, посредством карнитинового челнока. Жирные кислоты в виде ацил-СоА становятся транспортабельными в цитоплазме клеток только после взаимодействия с карнитином. Механизм реакции представляет собой перенос ацильной группы (COR) от молекулы ацил-CoA на субстрат — карнитин. Реакцию катализирует фермент карнитин-пальмитоилтрансфераза I (CPT1). Образовавшийся ацилкарнитин диффундирует через внешнюю мембрану в межмембранное пространство митохондрии к внутренней мембране. Внутренняя мембрана не проницаема для ацилкарнитина и, поэтому он транспортируется посредством белка-переносчика — карнитин-ацилкарнитинтранслоказы (CACT), который насквозь пронизывает внутреннюю мембрану митохондрий (является трансмембранным белком). Данный фермент осуществляет перенос ацилкарнитина путём облегчённой диффузии в матрикс. Далее ацилкарнитин под действием кофермента А (CoA-SH) и фермента карнитин-пальмитоилтрансферазы II (CPT2) (располагается на внутренней стороне внутренней мембраны) расщепляется на карнитин и ацил-CoA, который подвергаются в дальнейшем β-окислению. Карнитин с помощью той же транслоказы переносится в межмембранное пространство и свободно диффундирует в цитоплазму, где снова ацилируется. Уравнения реакций переноса ацил-CoA в матрикс посредством карнитинового челнока выглядит следующим образом:
R-CO~SCoA + карнитин ↔ карнитин-COR + CoA-SH
и
CoA-SH + карнитин-COR ↔ R-CO~SCoA + карнитин
Первое уравнение характеризует ацилирование карнитина, второе — обратный процесс с образованием ацил-СоА.
Патология
Патологии карнитиновой транспортной системы связаны с генетическими дефектами компонентов, входящих в её состав. Наиболее распространённым является дефицит карнитин-пальмитоилтрансферазы I.