Коензим А

Коензим А

Назнаки
CAS-бр.	85-61-0^Ок
ChEBI	CHEBI:15346^Н
ChEMBL	ChEMBL1213327^Н
ChemSpider	6557^Ок
DrugBank	DB01992^Ок
InChI InChI=1S/C21H36N7O16P3S/c1-21(2,16(31)19(32)24-4-3-12(29)23-5-6-48)8-41-47(38,39)44-46(36,37)40-7-11-15(43-45(33,34)35)14(30)20(42-11)28-10-27-13-17(22)25-9-26-18(13)28/h9-11,14-16,20,30-31,48H,3-8H2,1-2H3,(H,23,29)(H,24,32)(H,36,37)(H,38,39)(H2,22,25,26)(H2,33,34,35)/t11-,14-,15-,16?,20-/m1/s1^Ок Клуч: RGJOEKWQDUBAIZ-DRCCLKDXSA-N^Ок InChI=1/C21H36N7O16P3S/c1-21(2,16(31)19(32)24-4-3-12(29)23-5-6-48)8-41-47(38,39)44-46(36,37)40-7-11-15(43-45(33,34)35)14(30)20(42-11)28-10-27-13-17(22)25-9-26-18(13)28/h9-11,14-16,20,30-31,48H,3-8H2,1-2H3,(H,23,29)(H,24,32)(H,36,37)(H,38,39)(H2,22,25,26)(H2,33,34,35)/t11-,14-,15-,16?,20-/m1/s1 Клуч: RGJOEKWQDUBAIZ-DRCCLKDXBU
3Д-модел (Jmol)	Слика
KEGG	C00010^Ок
MeSH	Coenzyme+A
PubChem	6816
SMILES O=C(NCCS)CCNC(=O)C(O)C(C)(C)COP(=O)(O)OP(=O)(O)OC[C@H]3O[C@@H](n2cnc1c(ncnc12)N)[C@H](O)[C@@H]3OP(=O)(O)O
UNII	SAA04E81UX^Ок
Својства
Хемиска формула
Моларна маса	0 g mol^−1
Дополнителни податоци
Ок(што е ова?)  (провери) Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Коензим А (КоА, CoA, SCoA, CoASH) е коензим познат по својата улога во биосинтезата и оксидацијата на масните киселини, и оксидацијата на пируватот во Кребсовиот циклус. Сите досега секвенционирани геноми кодираат ензими кои го користат коензимот А како нивен супстрат, а го користат околу 4% од сите клеточни ензими. За негова биосинтеза потребни се соединенијата: цистеин, пантотенска киселина и аденозин трифосфат (ATP).^[1]

Откривање на структурата

Структура на коензим A: 1: 3'-фосфоаденозин. 2: дифосфат. 3: пантоинска киселина. 4: β-аланин. 5: β-цистамин.

Структурата на коензимот А била откриена во почетокот на 1950-тите во Институтот Листер, во Лондон, од страна на Фриц Липман и неговите соработници од Харвардскиот Медицински факултет и Општата болница во Масачусетс.^[2] Липман првично имал намера да го проучува трансферот на ацетилната група кај животните, а во текот на експериментите забележал фактор кој не бил присутен во ензимските екстракти, но бил евидентен кај сите органи на животните. Тој го изолирал и го прочистил факторот од свински црн дроб и открил дека неговата функција е поврзана со коензим кој бил активен во ацетилација на холин.^[3] Коензимот бил наречен коензим А, што се однесува на неговата функција на "активирање на ацетатот". Во 1953 година, Фриц Липман ја добил Нобеловата награда за физиологија или медицина "за откривање на ко-ензим А и неговата важност во интермедиерниот метаболизам".^[4]

Биосинтеза

Коензимот А се синтетизира од пантотенска киселина (витамин Б₅), која се наоѓа во прехранбени производи како што се месото, зеленчукот, житариците, мешункастите плодови, јајцата и млекото.^[5] Кај луѓето и повеќето животни, пантотенската киселина е значаен витамин, кој врши разновидни функции.^[6] Кај растенијата и некои бактерии, пантотенската киселина може да се синтетизирана de novo, па затоа кај нив таа нема улога на витамин. Овие организми ја синтетизираат пантотенската киселина од аминокиселината аспарагинска киселина и еден метаболит од биосинтезата на аминокиселината валин.^[7]

Кај сите живи организми, коензимот А се синтетизира во процес кој вклучува пет чекори и за кој се потребни четири молекули на ATP, пантотенска киселина и цистеин:^[8]

1. Пантотенската киселина (витамин Б₅) се фосфорилира до 4'-фосфопантотенат од страна на ензимот пантотенат киназа (PanK; CoaA; CoaX). Ова е посветениот чекор во биосинтезата на КоА, за кој е потребна енергија од ATP.
2. Молекула на цистеин се додава на 4'-фосфопантотенат од страна на ензимот фосфопантотеноилцистеин синтетаза (PPCS; CoaB) за да се формира 4'-фосфо-N-пантотеноилцистеин (PPC). И овој чекор е проследен со хидролиза на ATP.
3. PPC се декарбоксилира до 4'-фосфопантетеин од страна на ензимот фосфопантотеноилцистеин декарбоксилаза (PPC-DC; CoaC)
4. 4'-фосфопантетеин се аденилира за да формира дефосфо-КоА, од страна на ензимот фосфопантетеин аденилил трансфераза (PPAT; CoaD)
5. На крај, дефосфо-КоА се фосфорилира до коензим А, од страна на ензимот дефосфокоензим А киназа (DPCK; CoaE). За одвивање на последниот чекор исто така е потребен ATP.

Кратенките на ензимската номенклатура во загради претставуваат еукариотски и прокариотски ензими, соодветно. Овој биосинтетски пат е регулиран со инхибиција на производот. КоA е компетитивен инхибитор на пантотенат киназата, која нормално врзува ATP. Производи на биосинтетскиот процес се коензим А, три ADP молекули, еден монофосфат и еден дифосфат.

Новите истражувања покажуваат дека коензимот А може да се синтетизира и преку алтернативни патишта кога нивото на внатреклеточниот коензим А се намалува, а de novo патот е попречен.^[9] Во овие патишта, коензим А треба да биде обезбеден од надворешен извор, како што е храната, со цел да се создаде 4'-фосфопантетеин. Ектонуклеотид пирофосфатите (ЕНПП) го разградуваат коензимот А до 4'-фосфопантетеин, која е стабилна молекула. Ацил-носечките белковини (ACP) исто така се користат за продукција на 4'-фосфопантетеин. Оваа патека овозможува да се надомести 4'-фосфопантетеинот во клетката и ја овозможува неговата претворање во коензим А со помош на ензимите PPAT и PPCK.^[10]

Функција

Синтеза на масни киселини

Бидејќи коензим А е, во хемиски смисла, тиол, тој може да реагира со карбоксилни киселини за да формира тиоестри, со што функционира како носител на ацилна група. Тој помага во пренесување на масните киселини од цитоплазмата во митохондриите. Молекула на коензим А која носи ацилна група се нарекува ацил-КоA. Овој процес ја олеснува синтезата на масните киселини во клетката, кои се од суштинско значење за структурата на клеточната мембрана.

Коензим А е, исто така, извор на фосфопантетеинската група која се додава како простетична група на белковини, како ацил-носечката белковина и формилтетрахидрофолат дехидрогеназата.^[11][12]

Продукција на енергија

Коензимот А е еден од петте клучни коензими кои се неопходни во циклусот на лимонска киселина. Во форма на ацетил-коензим А, тој го започнува циклусот на лимонска киселина, донирајќи го ацетатот на оксалоацетат за да се добие лимонска киселина (цитрат). Овој процес е главниот катаболен пат кај многу организми, и е од суштинско значење за разградување на основните биолошки молекули, како што се јаглехидратите, аминокиселините и липидите.^[13][14]

Список на некои ацилни групи кои се активираат од коензим А

• Ацетил-КоA
• Ацилни групи изведени од масни киселини
  • Пропионил-КоA
  • Бутирил-КоA
  • Миристоил-КоA
  • Кротонил-КоA
• Ацетоацетил-КоA
• Кумароил-КоA (се користи во биосинтезата на флавоноидите)
• Бензоил-КоA
• Фенилацетил-КоA
• Ацилни групи изведени од дикарбоксилни киселини
  • Малонил-КоA (значаен за елонгација на веригата во биосинтезата на масните киселини и поликетидите)
  • Сукцинил-КоA (се користи во биосинтезата на хемот)
  • Хидроксиметилглутарил-КоA (се користи во биосинтезата на изопреноидите)
  • Пимелил-КоA (се користи во биосинтезата на биотинот)

Наводи

1. Matthew Daugherty; Boris Polanuyer; Michael Farrell; Michael Scholle; Athanasios Lykidis; Valérie de Crécy-Lagard; Andrei Osterman (2002). „Complete Reconstitution of the Human Coenzyme A Biosynthetic Pathway via Comparative Genomics“. The Journal of Biological Chemistry. 277 (24): 21431–21439. doi:10.1074/jbc.M201708200. PMID 11923312.
2. Baddiley, J.; Thain, E. M.; Novelli, G. D.; Lipmann, F. (1953). „Structure of Coenzyme A“. Nature (journal). 171 (4341): 76. doi:10.1038/171076a0.
3. Kresge, Nicole; Simoni, Robert D.; Hill, Robert L. (2005-05-27). „Fritz Lipmann and the Discovery of Coenzyme A“. Journal of Biological Chemistry (англиски). 280 (21): e18–e18. ISSN 0021-9258. Архивирано од изворникот на 2019-04-12. Посетено на 2018-07-14.
4. "Fritz Lipmann - Facts". Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Web. 8 Nov 2017. <http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1953/lipmann-facts.html>
5. „Vitamin B5 (Pantothenic acid)“ (англиски). Посетено на 2017-11-08.
6. „Pantothenic Acid (Vitamin B5): MedlinePlus Supplements“ (англиски). Архивирано од изворникот на 2017-12-22. Посетено на 2017-12-10.
7. LEONARDI, ROBERTA; JACKOWSKI, SUZANNE (April 2007). „Biosynthesis of Pantothenic Acid and Coenzyme A“. EcoSal Plus. 2 (2). doi:10.1128/ecosalplus.3.6.3.4. ISSN 2324-6200. PMC 4950986. PMID 26443589.
8. Leonardi R, Zhang YM, Rock CO, Jackowski S (2005). „Coenzyme A: back in action“. Progress in Lipid Research. 44 (2–3): 125–153. doi:10.1016/j.plipres.2005.04.001. PMID 15893380.
9. de Villiers, Marianne; Strauss, Erick (October 2015). „Metabolism: Jump-starting CoA biosynthesis“. Nature Chemical Biology. 11 (10): 757–758. doi:10.1038/nchembio.1912. ISSN 1552-4469. PMID 26379022.
10. Sibon, Ody C. M.; Strauss, Erick (October 2016). „Coenzyme A: to make it or uptake it?“. Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 17 (10): 605–606. doi:10.1038/nrm.2016.110. ISSN 1471-0080. PMID 27552973.
11. „Acyl carrier protein. X. Acyl carrier protein synthetase“. J. Biol. Chem. 243 (13): 3603–11. July 1968. PMID 4872726.
12. „Acyl carrier protein-specific 4'-phosphopantetheinyl transferase activates 10-formyltetrahydrofolate dehydrogenase“. J. Biol. Chem. 285 (3): 1627–33. January 2010. doi:10.1074/jbc.M109.080556. PMC 2804320. PMID 19933275.
13. Ahern, Kevin; Rajagopal, Indira; Tan, Taralyn (2017). Biochemistry Free For All (PDF). Creative Commons. Архивирано од изворникот (PDF) на 2018-07-26. Посетено на 2018-07-14.
14. Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2002). „How Cells Obtain Energy from Food“ (англиски).

Литература

• Nelson, David L.; Cox, Michael M. (2005). Lehninger: Principles of Biochemistry (4. изд.). New York: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-4339-6.