定義
カルニチンシャトルは、細胞質側で活性化された長鎖脂肪酸をミトコンドリア基質へ輸送し、β酸化可能にする機構である。カルニチンパルミトイルトランスフェラーゼI、カルニチン–アシルカルニチントランスロカーゼ、カルニチンパルミトイルトランスフェラーゼIIが順に働く。
イメージ
長鎖アシルCoAは内膜を越えられない大型荷物なので、カルニチンという通行可能な台車へ積み替え、基質側で再びCoAへ戻す仕組みである。
仕組み
脂肪酸は外膜側でアシルCoA合成酵素によりATPを消費して長鎖アシルCoAとなる。外膜のCPT-Iがアシル基をカルニチンへ移し、アシルカルニチンを形成する。トランスロカーゼがアシルカルニチンを基質へ入れる代わりに遊離カルニチンを外へ出し、内膜内側のCPT-IIがアシル基をCoAへ戻す。基質のアシルCoAはβ酸化へ進む。脂肪酸合成中間体マロニルCoAはCPT-Iを阻害し、合成と分解の同時進行を防ぐ。中鎖脂肪酸はこのシャトルへの依存が低い。
例
絶食や持久運動では脂肪組織から供給された長鎖脂肪酸がカルニチンシャトルを通ってβ酸化される。CPT障害では長鎖脂肪酸利用が低下し、低ケトン性低血糖や筋症状につながり得る。