Koenzim A - Biológia
A koenzim (szintén A koenzim, rövid CoA vagy CoASH) egy koenzim, amelyet az alkánsavak és származékaik "aktiválására" használnak, és részt vesz az energia-anyagcserében.
Ez az acil-csoport az acil-transzferázokban (E.C. 2.3.N.N.) és a CoA-transzferázokban (E.C. 2.8.3.N).
Az izolálást először 1951-ben érte el a német biokémikus, majd a Nobel-díjas Feodor Lynen az élesztősejtekből származó acetil-koenzim A ("aktivált ecetsav") formájában. Két évvel később James Baddiley, a Brit Lister Preventív Orvostudományi Intézet és Fritz Albert Lipmann, a Harvard Egyetem tisztázta a szerkezetet.
szerkezet
Az A koenzim-molekula több komponensből áll: ezek közé tartozik egy nukleotid (adenozin-difoszfát, ADP), egy vitamin (pantoténsav, B5-vitamin) és egy aminosav (cisztein), amelyek a szervezetben a szintézis során kapcsolódnak, majd könnyedén módosítani kell.
Részletesen, a kész A koenzim ciszteaminból (szintén tioetanol-aminból) áll (5.), β-alanin (4), Pantoinsav (2,4-dihidroxi-3,3-dimetil-butánsav) (3), Difoszfát (2) és 3'-foszforilezett adenozin (1).
β-alanin (4) és a pantoinsav (3) együttesen pantoténsavnak is nevezik. Ha ezt figyelembe vesszük a ciszteaminnal (5.) az egyik a Pantetheinről beszél (5.+4+3). A 3'-foszfo-adenozin a difoszfáttal együtt 3'-foszfo-adenozin-difoszfátként értelmezhető. Eszerint az A koenzim pantetheinből és 3'-foszfo-ADP-ből áll.
bioszintézis
Az állati szervezetben a szintézis az esszenciális pantoténsavból indul ki, amelyhez először egy foszforilcsoport kapcsolódik pantotenát kináz segítségével, majd egy cisztein kötődik a foszfopantotenát cisztein ligáz segítségével. Miután a ciszteint foszfopantotenoil-cisztein-dekarboxilázzal dekarboxilezték ciszteaminná, egy adenozin-monofoszfát (AMP) kapcsolódik a foszfátcsoporthoz, végül az adenozin a 3'-OH csoportnál foszforilálódik. Az utolsó két lépést az A koenzim-szintáz különböző doménjei katalizálják.
A szintézis során végrehajtott részletes folyamatokat, beleértve a szerkezeti képleteket, lásd a Webhivatkozások szakaszban.
funkció
Az A koenzim nagy energiájú vegyületekbe képes bekerülni a ciszteamin rész SH csoportján (tiol csoportján) keresztül. Az alkánsav és a zsírsavak karboxilcsoportjaival (-COOH) úgynevezett tioészter kötéseket képez.
Az A koenzim közvetlenül - acil-CoA-ként - részt vesz a zsírok metabolizmusában, és közvetett módon - acetil-CoA-ként - a szénhidrátok és fehérjék metabolizmusában.
Azt mondják, hogy az A koenzim a nagy energiájú tioészter kötés kialakításával aktiválja a kötő partnereket, mert csak ezután képesek megfelelő sebességgel bizonyos kémiai reakciókba lépni a testben. Koenzim A nélkül a kötő partnerek lényegesen kevésbé reaktívak lennének.
Acetil-CoA
Az acetil-koenzim A (röviden acetil-CoA) egy "aktivált" ecetsavmaradék (CH3CO-). Ez az A koenzim ciszteamin részének SH csoportjához kötődik.
Az acetil-CoA számos metabolikus folyamat során termelődik a szervezetben:
Egyrészt a piruvát úgynevezett oxidatív dekarboxilezésén keresztül, amely viszont a glikolízis végtermékeként fordul elő, de az aminosavak (például az L-alanin) lebontásával is. A piruvát oxidatív dekarboxilezése a mitokondriumban megy végbe. Ott a piruvát-dehidrogenáz enzim komplex katalizálja a szén-dioxid CO2 szétválasztását (a karboxicsoport szétválik, ezért "dekarboxilezés"), és egyúttal a fennmaradó acetilmaradék összekapcsolását az A koenzim SH csoportjával. A piruvát eredetileg központi szénatomja oxidálódik ( ezért "oxidatív").
Ezenkívül az acetil-CoA képződik a zsírsavak bomlása során a β-oxidáció során. Itt két acetil-CoA formájában levő szénatom van elszakítva a zsírsavtól. Tehát z. B. a 16 szénatomos palmitinsav lebontásában a β-oxidáció összefüggésében nyolc acetil-CoA molekula. Ez a folyamat a mitokondriális mátrixban is végbemegy.
A képződött acetil-CoA teljes mértékben lebontható a mitokondriumban a citromsav-ciklus és a légzőszervi lánc szén-dioxiddá és hidrogénné, vagy újból felhasználható nagy energiájú vegyületek, például trigliceridek, keton testek vagy koleszterin szintéziséhez. Ezen anabolikus folyamatok egy része a citoszolban megy végbe (pl. Zsírsavszintézis), de az acetil-CoA nem hagyhatja el könnyen a mitokondriumot, és a hosszabb láncú karbonsavak (lásd alább) szállítási útvonalait is elzárják. Az acetil-CoA szállításához a mitokondriumból a citoszolba ezért van egy speciális szállítórendszer, az úgynevezett citrát transzfer.
Acil-CoA
Az acil-koenzim A (röviden acil-CoA) az "aktivált" zsírsav neve. Az acetil-CoA-hoz hasonlóan acetil-maradék helyett zsírsav-maradék - acil-maradék - kapcsolódik az SH-csoporthoz.
Az acil-CoA részt vesz a zsírsavak lebontásában (β-oxidáció) a zsírsavak megkötésével. A test zsírsavainak szintézisében a zsírsav-szintáz egy szerkezeti rokonságú protetikai csoportja - úgynevezett acil hordozó fehérje (röviden ACP) - vállalja az A koenzim szerepét.
Az acil-CoA-t az acil-CoA szintetáz (más néven tiokináz) enzim alkotja, amely a citoszolban játszódik le. Először is, a karboxi-csoporton lévő szabad zsírsav (-COOH) reagál az ATP-vel, elválasztva a difoszfátot. Az úgynevezett acil-adenilát képződik. Ennek a kötésnek az energiáját felhasználják az A koenzim és a zsírsav észterezésére, ezáltal az AMP leválasztására. Mindkét lépést a tiokináz katalizálja.
A zsírsavak lebontásához az acil-CoA-t a mitokondriumba kell szállítani. Az acetil-CoA-hoz hasonlóan az acil-CoA sem képes önmagában átjutni a belső mitokondriális membránon, és transzport céljából az L-karnitinbe kerül. Ebből az acil-karnitin nevű transzportformából a mitokondriumban lévő acil-maradék visszakerül egy A koenzimbe, így az acil-CoA ismét jelen van.
Propionil-CoA
A propionil-CoA többször termelődik az anyagcserében. A legismertebb módszer a páratlan zsírsavak lebontása (β-oxidáció). Miután két szénatom egységét acetil-CoA formájában ismételten lehasítottuk, a végén három szénatom egység marad propionil-CoA formájában. A propionil-CoA akkor is képződik, ha a metilággal rendelkező zsírsavak lebomlanak. Ez vonatkozik az elágazó koleszterin oldallánc lebontására is, amely az epesavak bioszintézise során zajlik - a propionil-CoA is elszakad. A propionil-CoA nagyon fontos forrása az izoleucin, valin és metionin aminosavak lebontása, valamint a treonin fő lebontási útvonala. [1]
A propionil-CoA átalakul szukcinil-CoA-vá, amely ezután beléphet a citromsav-körforgásba, és hozzájárulhat annak feltöltéséhez. Erre a célra a propionil-CoA-t először a biotintól függő propionil-CoA karboxiláz alakítja át D-metilmalonil-CoA -vá. A metilmalonil-CoA epimeráz [2] ezután létrehozza az L-izomert. Ezt viszont szukcinil-CoA-vá alakítja a metilmalonil-CoA mutáz, amelynek funkciója a kobalamintól függ. [3]
A propionil-CoA szintén szerepet játszik a zsírsavszintézisben. A páratlan zsírsavak képződése a propionil-CoA-val kezdődik. A zsírsavláncon belüli metil-elágazások lánc meghosszabbításával keletkezhetnek metilmalonil-CoA-val, amelyet propionil-CoA-ból propionil-CoA karboxiláz állít elő. [4]