Коензим А - Биология

Коензим А (също Коензим А, къс CoA или ПАРИЧКА) е коензим, който се използва за "активиране" на алканови киселини и техните производни и участва в енергийния метаболизъм.

въглеродни атома

Това е ацилна група в ацил трансферази (E.C. 2.3.N.N.) и CoA трансферази (E.C. 2.8.3.N).

Изолацията е постигната за първи път през 1951 г. от германския биохимик и по-късно носител на Нобелова награда Феодор Линен под формата на ацетил-коензим А („активирана оцетна киселина“) от клетки на дрожди. Структурата е изчистена две години по-късно от Джеймс Баддили от Британския институт за превантивна медицина Lister и Фриц Алберт Липман от Харвардския университет.

структура

Молекулата на коензим А се състои от няколко компонента: те включват нуклеотид (аденозин дифосфат, ADP), витамин (пантотенова киселина, витамин В5) и аминокиселина (цистеин), които са свързани по време на синтеза в тялото и след това леко да бъде модифициран.

В детайли готовият коензим А се състои от цистеамин (също тиоетаноламин) (5), β-аланин (4-ти), Пантоева киселина (2,4-дихидрокси-3,3-диметил-бутанова киселина) (3), Дифосфат (2) и 3'-фосфорилиран аденозин (1).

β-аланин (4-ти) и пантоена киселина (3) заедно се наричат ​​също пантотенова киселина. Ако се има предвид това заедно с цистеамина (5) се говори за пантетейна (5+4-ти+3). 3'-фосфо-аденозин може да се разбира заедно с дифосфата като 3'-фосфо-аденозин дифосфат. Съгласно това, коензим А се състои от пантетеин и 3'-фосфо-ADP.

биосинтеза

Синтезът в животинския организъм започва от есенциалната пантотенова киселина, към която първо се свързва фосфорилова група с помощта на пантотенат киназа, а след това цистеин се свързва с помощта на фосфопантотенат цистеин лигаза. След като цистеинът е декарбоксилиран до цистеамин чрез фосфопантотеноилцистеин декарбоксилаза, към фосфатната група е прикрепен аденозин монофосфат (AMP) и накрая аденозинът е фосфорилиран в 3'-OH групата. Последните две стъпки се катализират от различни домейни на коензима А синтаза.

За подробни процеси по време на синтеза, включително структурни формули, вижте раздела Уеб връзки.

функция

Коензим А е в състояние да влезе във високоенергийни съединения чрез група SH (тиолова група) на цистеаминовата част. Той влиза в тези съединения с карбоксилните групи (-COOH) на алканови и мастни киселини, за да образува така наречените тиоестерни връзки.

По този начин коензим А участва пряко - като ацил-КоА - в метаболизма на мазнините и индиректно - като ацетил-КоА - в метаболизма на въглехидратите и протеините.

Казва се, че коензим А активира свързващите партньори чрез образуване на високоенергийната тиоестерна връзка, защото само тогава те са в състояние да влязат в определени химични реакции в тялото с достатъчна скорост. Без коензим А свързващите партньори биха били значително по-слабо реактивни.

Ацетил-КоА

Ацетил-коензим А (накратко ацетил-КоА) е "активиран" остатък от оцетна киселина (CH3CO-). Това е свързано с SH групата на цистеаминовата част на коензим А.

Ацетил-КоА се произвежда в организма по време на няколко метаболитни процеса:

От една страна чрез така нареченото окислително декарбоксилиране на пирувата, което от своя страна се случва като краен продукт на гликолизата, но също и чрез разграждането на аминокиселини (като L-аланин). Окислителното декарбоксилиране на пирувата се осъществява в митохондрията. Там ензимният комплекс на пируват дехидрогеназата катализира отделянето на въглеродния диоксид СО2 (карбокси групата се отделя, следователно „декарбоксилиране“) и в същото време връзката на останалия ацетилов остатък с група SH на коензим А. Първоначалният централен въглероден атом на пирувата е окислен ( следователно "окислително").

В допълнение, ацетил-КоА се образува, когато мастните киселини се разграждат в хода на β-окислението. Тук два въглеродни атома под формата на ацетил-КоА се отделят един от друг от мастната киселина. Така че z. Б. при разграждането на палмитинова киселина с 16 въглеродни атома в контекста на β-окисление осем молекули ацетил-КоА. Този процес протича и в митохондриалната матрица.

Образуваният ацетил-КоА може да бъде напълно разграден в митохондрията от цикъла на лимонената киселина и дихателната верига до CO2 и H2O, или може да се използва отново за синтеза на високоенергийни съединения като триглицериди, кетонни тела или холестерол. Някои от тези анаболни процеси протичат в цитозола (напр. Синтез на мастни киселини), но ацетил-КоА не може лесно да напусне митохондрията и транспортните пътища за по-дълговерижните карбоксилни киселини (виж по-долу) също са блокирани. Следователно има специална транспортна система, така наречената цитратна совалка, за транспортиране на ацетил-КоА от митохондрията в цитозола.

Acyl-CoA

Ацил-коензим А (накратко ацил-КоА) е името на "активирана" мастна киселина. Аналогично на ацетил-КоА, вместо ацетилов остатък, остатъкът на мастна киселина - ацилов остатък - е прикрепен към групата SH.

Acyl-CoA участва в разграждането на мастните киселини (β-окисление) чрез свързване на мастните киселини. При синтеза на мастни киселини в организма, структурно свързана протезна група на синтаза на мастни киселини - наречена ацил-носещ протеин (ACP за кратко) - поема ролята на коензим А.

Ацил-КоА се образува от ензима ацил-КоА синтетаза (известен също като тиокиназа), който се осъществява в цитозола. Първо, свободната мастна киселина в карбоксилната група (-COOH) реагира с АТФ, разделяйки дифосфата. Образува се така нареченият ацил аденилат. След това енергията от тази връзка се използва за естерифициране на коензима А с мастната киселина, като по този начин се отделя AMP. И двата етапа се катализират от тиокиназата.

За разграждане на мастните киселини ацил-КоА трябва да се транспортира в митохондриите. Подобно на ацетил-КоА, ацил-КоА не може сам да премине вътрешната митохондриална мембрана и се пренася в L-карнитин за транспортиране. От тази форма на транспорт, наречена ацил карнитин, ацилният остатък в митохондриите се прехвърля обратно в коензим А, така че ацил КоА отново присъства.

Пропионил-КоА

Пропионил-КоА се произвежда няколко пъти в метаболизма. Най-известният начин е разграждането (β-окислението) на нечетни мастни киселини. След многократно разцепване на единица от два въглеродни атома под формата на ацетил-КоА, накрая остава единица от три въглеродни атома под формата на пропионил-КоА. Пропионил-КоА се образува и при разграждане на мастни киселини с метилови клонове. Това се отнася и за разграждането на разклонената странична верига на холестерола, както става по време на биосинтеза на жлъчните киселини - пропионил-КоА също се отделя. Много важен източник на пропионил-КоА е разграждането на аминокиселините изолевцин, валин и метионин, както и основният път на разпадане на треонин. [1]

Пропионил-КоА се превръща в сукцинил-КоА, който след това може да влезе в цикъла на лимонената киселина и да допринесе за нейното попълване. За тази цел пропионил-КоА първо се превръща в D-метилмалонил-КоА чрез биотин-зависимата пропионил-КоА карбоксилаза. След това метилмалонил-КоА епимеразата [2] генерира L-изомера. Това от своя страна се превръща в сукцинил-КоА от метилмалонил-КоА мутаза, чиято функция зависи от кобаламин. [3]

Пропионил-КоА също играе роля в синтеза на мастни киселини. Образуването на нечетни номера мастни киселини започва с пропионил-КоА. Метиловите клонове във веригата на мастна киселина могат да бъдат създадени чрез удължаване на веригата с метилмалонил-КоА, което се получава от пропионил-КоА от пропионил-КоА карбоксилаза. [4]