Бутирил-КоА
Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК
3'- O -Фосфоноаденозин 5'-{[(2R , 3S , 4R , 5R ) -5-(6-амино- 9H- пурин-9-ил)-4-гидрокси-3-(фосфоноокси )оксолан-2-ил]метил} O 3 -{(3 R )-4-[(3-{[2-(бутаноилсульфанил)этил]амино}-3-оксопропил)амино]-3-гидрокси-2,2-диметил-4-оксобутилдигидрофосфат}
| |
Систематическое название ИЮПАК
ТО 1 -{[(2R , 3S , 4R , 5R ) -5-(6-Амино-9Н- пурин -9-ил)-4-гидрокси-3-(фосфоноокси)оксолан-2-ил]метил } О 3 -{(3 R )-4-[(3-{[2-(бутаноилсульфанил)этил]амино}-3-оксопропил)амино]-3-гидрокси-2,2-диметил-4-оксобутил}дигидрофосфат | |
Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
3DMeet | |
КЭБ | |
ХимическийПаук | |
КЕГГ | |
МеШ | бутирил-кофермент+А |
ПабХим CID
|
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
Характеристики | |
С 25 Ч 42 Н 7 О 17 П 3 С | |
Молярная масса | 837.62 g·mol −1 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
|
Бутирил-КоА (или бутирил-кофермент А, бутаноил-КоА ) представляет собой органическое кофермент А -содержащее производное масляной кислоты . [ 1 ] Это натуральный продукт, присутствующий во многих биологических путях, таких как метаболизм жирных кислот ( деградация и удлинение ), ферментация и деградация 4-аминобутаноата (ГАМК). В основном он участвует в качестве промежуточного продукта, предшественника и преобразования кротонил-КоА. [ 2 ] Это взаимное превращение опосредуется бутирил-КоА-дегидрогеназой.
Судя по окислительно-восстановительным данным, бутирил-КоА-дегидрогеназа практически не проявляет активности при pH выше 7,0. Это важно, поскольку потенциал средней точки фермента находится при pH 7,0 и 25 ° C. Следовательно, изменения выше этого значения будут денатурировать фермент. [ 3 ]
В толстой кишке человека бутират помогает снабжать энергией эпителий кишечника и регулировать клеточные реакции. [ 4 ]
Бутирил-КоА имеет очень высокую расчетную потенциальную энергию Гиббса, -462,53937 ккал/моль, запасенную в связи с КоА. [ 5 ]
Реакция
[ редактировать ]Метаболизм жирных кислот
[ редактировать ]Бутирил-КоА взаимно превращается в 3-оксогексаноил-КоА и обратно под действием ацетил-КоА-ацетилтрансферазы (или тиолазы ). [ 6 ] С точки зрения органической химии, реакция обратна конденсации Кляйзена . [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] Впоследствии бутирил-КоА превращается в кротонил-КоА. Превращение катализируется флавопротеином переноса электронов 2,3-оксидоредуктазой. [ 13 ] Этот фермент имеет множество синонимов, ортологичных друг другу, в том числе бутирил-КоА-дегидрогеназа, [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] ацил-КоА дегидрогеназа, [ 17 ] ацил-КоА оксидаза, [ 18 ] и короткоцепочечная 2-метилацил-КоА дегидрогеназа [ 19 ]
Ферментация
[ редактировать ]Бутирил-КоА является промежуточным продуктом пути ферментации, обнаруженным у Clostridium kluyveri . [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] Этот вид может ферментировать ацетил-КоА и сукцинатировать в бутаноат , извлекая при этом энергию. [ 21 ] [ 22 ] Путь ферментации от этанола до ацетил-КоА и бутаноата также известен как ферментация АБЕ .
Бутирил-КоА восстанавливается из кротонил-КоА, катализируя бутирил-КоА-дегидрогеназу, где две молекулы НАДН отдают четыре электрона, причем две из них восстанавливают ферредоксин (кластер [2Fe-2S]), а две другие восстанавливают кротонил-КоА до бутирил-КоА. . [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] Впоследствии бутирил-КоА превращается в бутаноат под действием пропионил-КоА-трансферазы, которая переносит группу кофермента-А на ацетат , образуя ацетил-КоА . [ 26 ] [ 27 ]
Это важно для снижения уровня ферредоксинов в анаэробных бактериях и археях, чтобы фосфорилирование транспорта электронов и фосфорилирование на уровне субстрата могло происходить с повышенной эффективностью. [ 28 ]
Разложение 4-аминобутаноата (ГАМК)
[ редактировать ]Бутирил-КоА также является промежуточным продуктом, обнаруженным при разложении 4-аминобутаноата (ГАМК). [ 29 ] 4-аминобутаноат (ГАМК) имеет два пути деградации. При обнаружении у Acetoanaerobiumsticklandii и Pseudomonas fluorescens 4-аминобутаноат превращался в глутамат , который можно дезаминировать с выделением аммония . [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] Однако у Acetoanaerobium Sticklandii и Clostridium Aminobutyricum 4-аминобутаноат превращался в сукцинат-полуальдегид и через ряд стадий через промежуточное соединение бутаноил-КоА наконец превращался в бутаноат . [ 33 ] [ 34 ]
Путь деградации играет важную роль в регуляции концентрации ГАМК, которая является тормозным нейромедиатором , снижающим возбудимость нейронов. [ 35 ] Нарушение регуляции деградации ГАМК может привести к дисбалансу уровней нейромедиаторов, способствуя различным неврологическим расстройствам, таким как эпилепсия , тревога и депрессия . [ 36 ] [ 37 ] Механизм реакции такой же, как и при ферментации, где бутирил-КоА сначала восстанавливается из кротонил-КоА, а затем превращается в бутаноат. [ 29 ]
Регулирование
[ редактировать ]Бутирил-КоА действует на бутанолдегидрогеназу путем конкурентного ингибирования . Адениновая часть может связывать бутанолдегидрогеназу и снижать ее активность. [ 38 ] Обнаружено, что фосфатная часть бутирил-КоА обладает ингибирующей активностью при связывании с фосфотрансбутирилазой. [ 39 ]
Также считается, что бутирил-КоА оказывает ингибирующее действие на ацетил-КоА-ацетилтрансферазу . [ 40 ] DL-метилмалонил-КоА рацемаза, [ 41 ] и глицин-N-ацилтрансфераза , [ 42 ] однако конкретный механизм остается неизвестным.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]ПабХим. «Бутирил-КоА» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 18 ноября 2021 г.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «База данных метаболома человека: показана метабокарта для бутирил-КоА (HMDB0001088)» .
- ^ Ли Ф., Хиндербергер Дж., Зеедорф Х., Чжан Дж., Бакель В., Тауэр Р.К. (февраль 2008 г.). «Совместное восстановление ферредоксина и кротонил-коэнзима А (КоА) с помощью НАДН, катализируемое комплексом бутирил-КоА-дегидрогеназа / Etf из Clostridium kluyveri» . Журнал бактериологии . 190 (3): 843–850. дои : 10.1128/JB.01417-07 . ISSN 0021-9193 . ПМК 2223550 . ПМИД 17993531 .
- ^ Берзин В., Тюрин М., Кирюхин М. (февраль 2013 г.). «Селективное производство н-бутанола Clostridium sp. MTButOH1365 во время непрерывной ферментации синтез-газа за счет экспрессии синтетической тиолазы, 3-гидроксибутирил-КоА-дегидрогеназы, кротоназы, бутирил-КоА-дегидрогеназы, бутиральдегиддегидрогеназы и НАД-зависимой бутанолдегидрогеназы». Прикладная биохимия и биотехнология . 169 (3): 950–959. дои : 10.1007/s12010-012-0060-7 . ПМИД 23292245 . S2CID 22534861 .
- ^ Луи П., Янг П., Холтроп Дж., Флинт Х.Дж. (февраль 2010 г.). «Разнообразие бактерий, продуцирующих бутират толстой кишки человека, выявленное путем анализа гена бутирил-КоА: ацетат-КоА-трансферазы». Экологическая микробиология . 12 (2): 304–314. Бибкод : 2010EnvMi..12..304L . дои : 10.1111/j.1462-2920.2009.02066.x . ПМИД 19807780 .
- ^ «МетаЦик бутаноил-КоА» . Metacyc.org . Проверено 4 апреля 2024 г.
- ^ Фудзита Ю., Мацуока Х., Хироока К. (ноябрь 2007 г.). «Регуляция обмена жирных кислот у бактерий» . Молекулярная микробиология . 66 (4): 829–839. дои : 10.1111/j.1365-2958.2007.05947.x . ISSN 0950-382X . ПМИД 17919287 .
- ^ Несбитт Н.М., Ян Х., Фонтан П., Колесникова И., Смит И., Сэмпсон Н.С. и др. (январь 2010 г.). «Тиолаза микобактерий туберкулеза необходима для вирулентности и производства андростендиона и андростадиендиона из холестерина» . Инфекция и иммунитет . 78 (1): 275–282. дои : 10.1128/IAI.00893-09 . ISSN 0019-9567 . ПМЦ 2798224 . ПМИД 19822655 .
- ^ Хаапалайнен А.М., Мериляйнен Г., Пирила П.Л., Кондо Н., Фукао Т., Виеренга Р.К. (10 апреля 2007 г.). «Кристаллографические и кинетические исследования митохондриальной ацетоацетил-КоА-тиолазы человека: значение ионов калия и хлорида для ее структуры и функции» . Биохимия . 46 (14): 4305–4321. дои : 10.1021/bi6026192 . ISSN 0006-2960 . ПМИД 17371050 .
- ^ Хаапалайнен А.М., Мериляйнен Г., Пирила П.Л., Кондо Н., Фукао Т., Виеренга Р.К. (20 марта 2007 г.). «Кристаллографические и кинетические исследования митохондриальной ацетоацетил-КоА-тиолазы человека: важность ионов калия и хлорида для ее структуры и функции». , Биохимия . : 10.1021 46 . doi . /bi6026192 . ISSN 0006-2960 . PMID 17371050 (14): 4305–4321
- ^ Несбитт Н.М., Ян Х., Фонтан П., Колесникова И., Смит И., Сэмпсон Н.С. и др. (январь 2010 г.). «Тиолаза микобактерий туберкулеза необходима для вирулентности и производства андростендиона и андростадиендиона из холестерина» . Инфекция и иммунитет . 78 (1): 275–282. дои : 10.1128/IAI.00893-09 . ISSN 0019-9567 . ПМЦ 2798224 . ПМИД 19822655 .
- ^ Стерн-младший, Кун М.Дж., Дель Кампильо А. (3 января 1953 г.). «Ферментативный распад и синтез ацетоацетата» . Природа . 171 (4340): 28–30. Бибкод : 1953Natur.171...28S . дои : 10.1038/171028a0 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 13025466 .
- ^ Гольдман Д.С. (май 1954 г.). «Исследование системы окисления жирных кислот в тканях животных. VII. Фермент расщепления бета-кетоацил-кофермента А» . Журнал биологической химии . 208 (1): 345–357. дои : 10.1016/S0021-9258(18)65653-4 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 13174544 .
- ^ Кэмпбелл Дж.В., Кронан Дж.Э. (июль 2002 г.). «Загадочный ген fadE Escherichia coli — это yafH» . Журнал бактериологии . 184 (13): 3759–3764. дои : 10.1128/JB.184.13.3759-3764.2002 . ISSN 0021-9193 . ПМЦ 135136 . ПМИД 12057976 .
- ^ Кэмпбелл Дж.В., Кронан Дж.Э. (июль 2002 г.). «Загадочный ген fadE Escherichia coli — это yafH» . Журнал бактериологии . 184 (13): 3759–3764. дои : 10.1128/JB.184.13.3759-3764.2002 . ISSN 0021-9193 . ПМЦ 135136 . ПМИД 12057976 .
- ^ Икеда Ю., Окамура-Икеда К., Танака К. (25 января 1985 г.). «Очистка и характеристика короткоцепочечных, среднецепочечных и длинноцепочечных ацил-КоА-дегидрогеназ из митохондрий печени крысы. Выделение голо- и апоферментов и превращение апофермента в голофермент» . Журнал биологической химии . 260 (2): 1311–1325. дои : 10.1016/S0021-9258(20)71245-7 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 3968063 .
- ^ Мацубара Ю., Индо Ю., Найто Э., Озаса Х., Глассберг Р., Вокли Дж. и др. (25 сентября 1989 г.). «Молекулярное клонирование и нуклеотидная последовательность кДНК, кодирующих предшественники крысиного длинноцепочечного ацил-кофермента А, короткоцепочечного ацил-кофермента А и изовалерил-кофермента А дегидрогеназ. Гомология последовательностей четырех ферментов семейства ацил-КоА-дегидрогеназ» . Журнал биологической химии . 264 (27): 16321–16331. дои : 10.1016/S0021-9258(18)71624-4 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 2777793 .
- ^ Ким Джей-Джей, Ван М., Пашке Р. (15 августа 1993 г.). «Кристаллические структуры ацил-КоА-дегидрогеназы средней цепи из митохондрий печени свиньи с субстратом и без него» . Труды Национальной академии наук . 90 (16): 7523–7527. Бибкод : 1993PNAS...90.7523K . дои : 10.1073/pnas.90.16.7523 . ISSN 0027-8424 . ПМК 47174 . ПМИД 8356049 .
- ^ ВАНХУРЕН Д.К., МАРИНЕН П., МАННАЕРТС Г.П., ВАН ВЕЛДХОВЕН П.П. (1 августа 1997 г.). «Доказательства существования гена пристаноил-КоА-оксидазы у человека» . Биохимический журнал . 325 (3): 593–599. дои : 10.1042/bj3250593 . ISSN 0264-6021 . ПМК 1218600 . ПМИД 9271077 .
- ^ Уиллард Дж., Виканек С., Баттайл К.П., Ван Вельдховен П.П., Фаук А.Х., Розен Р. и др. (1 июля 1996 г.). «Клонирование кДНК ацил-кофермента А дегидрогеназы с короткой/разветвленной цепью крысы и характеристика ее тканевой экспрессии и специфичности субстрата» . Архив биохимии и биофизики . 331 (1): 127–133. дои : 10.1006/abbi.1996.0290 . ISSN 0003-9861 . ПМИД 8660691 .
- ^ Баркер Х.А., Камен, доктор медицинских наук, Борнштейн Б.Т. (декабрь 1945 г.). «Синтез масляной и капроновой кислот из этанола и уксусной кислоты Clostridium Kluyveri» . Труды Национальной академии наук . 31 (12): 373–381. Бибкод : 1945ПНАС...31..373Б . дои : 10.1073/pnas.31.12.373 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 1078850 . ПМИД 16588706 .
- ^ Jump up to: а б Борнштейн Б.Т., Баркер Х.А. (февраль 1948 г.). «Энергетический обмен Clostridium kluyveri и синтез жирных кислот» . Журнал биологической химии . 172 (2): 659–669. дои : 10.1016/S0021-9258(19)52752-1 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 18901185 .
- ^ Jump up to: а б Кенили В.Р., Васелефски Д.М. (апрель 1985 г.). «Исследование субстратного ряда Clostridium kluyveri; применение пропанола и сукцината» . Архив микробиологии . 141 (3): 187–194. Бибкод : 1985ArMic.141..187K . дои : 10.1007/BF00408056 . ISSN 0302-8933 .
- ^ Ли Ф., Хиндербергер Дж., Зеедорф Х., Чжан Дж., Бакель В., Тауэр Р.К. (февраль 2008 г.). «Совместное восстановление ферредоксина и кротонил-коэнзима А (КоА) с помощью НАДН, катализируемое комплексом бутирил-КоА-дегидрогеназа / Etf из Clostridium kluyveri» . Журнал бактериологии . 190 (3): 843–850. дои : 10.1128/JB.01417-07 . ISSN 0021-9193 . ПМК 2223550 . ПМИД 17993531 .
- ^ Уильямсон Дж., Энгель ПК (1 марта 1984 г.). «Бутирил-КоА-дегидрогеназа Megasphaera elsdenii. Специфика каталитической реакции» . Биохимический журнал . 218 (2): 521–529. дои : 10.1042/bj2180521 . ISSN 0264-6021 . ПМЦ 1153368 . ПМИД 6712628 .
- ^ Турано Ф.Дж., Таккар СС, Фанг Т., Вейземанн Дж.М. (1 апреля 1997 г.). «Характеристика и экспрессия НАД(Н)-зависимых генов глутаматдегидрогеназы у арабидопсиса» . Физиология растений . 113 (4): 1329–1341. дои : 10.1104/стр.113.4.1329 . ISSN 1532-2548 . ПМК 158256 . ПМИД 9112779 .
- ^ Рангараджан Э.С., Ли Ю., Аджамян Э., Яннуцци П., Кернаган С.Д., Фрейзер М.Е. и др. (декабрь 2005 г.). «Кристаллографическое улавливание тиоэфирного промежуточного продукта глутамил-КоА трансфераз семейства I-КоА» . Журнал биологической химии . 280 (52): 42919–42928. дои : 10.1074/jbc.M510522200 . ПМИД 16253988 .
- ^ Вандервинкель Э., Фурмански П., Ривз Х.К., Эйл С.Дж. (декабрь 1968 г.). «Рост Escherichiacoli на жирных кислотах: потребность в активности кофермента трансферазы» . Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 33 (6): 902–908. дои : 10.1016/0006-291X(68)90397-5 . ПМИД 4884054 .
- ^ Деммер Дж.К., Пал Чоудхури Н., Селмер Т., Эрмлер У., Бакель В. (ноябрь 2017 г.). «Семихиноновые колебания в комплексе флавопротеин/бутирил-КоА-дегидрогеназа Clostridium difficile, переносящем раздвоенный электрон» . Природные коммуникации . 8 (1): 1577. Бибкод : 2017NatCo...8.1577D . дои : 10.1038/s41467-017-01746-3 . ПМЦ 5691135 . ПМИД 29146947 .
- ^ Jump up to: а б Белицкий Б.Р., Зоненшейн А.Л. (июль 2002 г.). «GabR, член нового семейства белков, регулирует использование γ-аминобутирата в Bacillus subtilis» . Молекулярная микробиология . 45 (2): 569–583. дои : 10.1046/j.1365-2958.2002.03036.x . ISSN 0950-382X . ПМИД 12123465 .
- ^ Хардман Дж. К., Штадтман Т. К. (апрель 1960 г.). «МЕТАБОЛИЗМ ω-АМИНОКИСЛОТ: I. Ферментация γ-аминомасляной кислоты Clostridiumaminebutyricum n. sp» . Журнал бактериологии . 79 (4): 544–548. дои : 10.1128/jb.79.4.544-548.1960 . ISSN 0021-9193 . ПМК 278728 . ПМИД 14399736 .
- ^ Хардман Дж. К., Штадтман Т. К. (июнь 1963 г.). «Метаболизм амега-аминокислот. III. Механизм превращения гамма-аминобутирата в гамма-гидроксибутират Clostridiumaminebutyricum» . Журнал биологической химии . 238 (6): 2081–2087. дои : 10.1016/S0021-9258(18)67943-8 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 13952769 .
- ^ Андерсен Г., Андерсен Б., Добрич Д., Шнакерц К.Д., Пишкур Дж. (апрель 2007 г.). «Дупликация гена привела к появлению у дрожжей специализированной γ-аминобутиратной и β-аланинаминотрансферазы» . Журнал ФЭБС . 274 (7): 1804–1817. дои : 10.1111/j.1742-4658.2007.05729.x . ISSN 1742-464X . ПМИД 17355287 .
- ^ Герхардт А., Чинкайя И., Линдер Д., Хейсман Г., Бакель В. (30 августа 2000 г.). «Ферментация 4-аминобутирата Clostridiumaminebutyricum: клонирование двух генов, участвующих в образовании и дегидратации 4-гидроксибутирил-КоА» . Архив микробиологии . 174 (3): 189–199. Бибкод : 2000ArMic.174..189G . дои : 10.1007/s002030000195 . ISSN 0302-8933 . ПМИД 11041350 .
- ^ Джейкоби В.Б., Скотт Э.М. (апрель 1959 г.). «Окисление альдегидов. III. Янтарная полуальдегиддегидрогеназа» . Журнал биологической химии . 234 (4): 937–940. дои : 10.1016/S0021-9258(18)70207-X . ISSN 0021-9258 . ПМИД 13654295 .
- ^ Ли К., Сюй Э (1 июня 2008 г.). «Роль и механизм действия γ-аминомасляной кислоты в развитии центральной нервной системы» . Неврологический бюллетень . 24 (3): 195–200. дои : 10.1007/s12264-008-0109-3 . ISSN 1995-8218 . ПМЦ 5552538 . ПМИД 18500393 .
- ^ де Леон А.С., Тади П. (2024), «Биохимия, гамма-аминомасляная кислота» , StatPearls , Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing, PMID 31869147 , получено 14 апреля 2024 г.
- ^ Донахью М.Дж., Нир Дж., Бличер Дж.Ю., Джеззард П. (01.11.2010). «Базовая концентрация ГАМК и реакция фМРТ» . НейроИмидж . 53 (2): 392–398. doi : 10.1016/j.neuroimage.2010.07.017 . ISSN 1053-8119 . ПМИД 20633664 .
- ^ Уэлч Р.В., Рудольф Ф.Б., Папуцакис Э. (сентябрь 1989 г.). «Очистка и характеристика НАДН-зависимой бутанолдегидрогеназы из Clostridium acetobutylicum (ATCC 824)» . Архив биохимии и биофизики . 273 (2): 309–318. дои : 10.1016/0003-9861(89)90489-X . ПМИД 2673038 .
- ^ Визенборн Д.П., Рудольф Ф.Б., Папуцакис Э.Т. (февраль 1989 г.). «Фосфотрансбутирилаза Clostridium acetobutylicum ATCC 824 и ее роль в ацидогенезе» . Прикладная и экологическая микробиология . 55 (2): 317–322. Бибкод : 1989ApEnM..55..317W . doi : 10.1128/aem.55.2.317-322.1989 . ISSN 0099-2240 . ПМК 184108 . ПМИД 2719475 .
- ^ Визенборн Д.П., Рудольф Ф.Б., Папуцакис Э.Т. (ноябрь 1988 г.). «Тиолаза Clostridium acetobutylicum ATCC 824 и ее роль в синтезе кислот и растворителей» . Прикладная и экологическая микробиология . 54 (11): 2717–2722. Бибкод : 1988ApEnM..54.2717W . дои : 10.1128/aem.54.11.2717-2722.1988 . ISSN 0099-2240 . ПМК 204361 . ПМИД 16347774 .
- ^ Стейблер С.П., Марсель П.Д., Аллен Р.Х. (август 1985 г.). «Выделение и характеристика рацемазы dl-метилмалонил-коэнзима А из печени крыс» . Архив биохимии и биофизики . 241 (1): 252–264. дои : 10.1016/0003-9861(85)90381-9 . ПМИД 2862845 .
- ^ Нанди Д.Л., Лукас С.В., Вебстер Л.Т. (10 августа 1979 г.). «Бензоил-кофермент А: глицин-N-ацилтрансфераза и фенилацетил-кофермент А: глицин-N-ацилтрансфераза из митохондрий бычьей печени. Очистка и характеристика» . Журнал биологической химии . 254 (15): 7230–7237. дои : 10.1016/S0021-9258(18)50309-4 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 457678 .