✖


Jump to content

Коэнзим А

Коэнзим А
Имена
Систематическое название ИЮПАК
[(2R,3S,4R,5R)-5-(6-амино-9H-пурин-9-ил)-4-гидрокси-3-(фосфоноокси)тетрагидро-2-фуранил]метил (3R)-3-гидрокси -2,2-диметил-4-оксо-4-({3-оксо-3-[(2-сульфанилэтил)амино]пропил}амино)бутилдигидрофосфат
Идентификаторы
3D model ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЕМБЛ
ХимическийПаук
Лекарственный Банк
Информационная карта ECHA 100.001.472 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
МеШ Коэнзим+А
НЕКОТОРЫЙ
Характеристики
С 21 Ч 36 Н 7 О 16 П 3 С
Молярная масса 767.535
УФ-видимое излучение (λ макс .) 259,5 нм [1]
Поглощение ε 259 = 16,8 мМ −1 см −1 [1]
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

Коэнзим А ( CoA , SHCoA , CoASH ) — кофермент , играющий важную роль в синтезе и окислении , жирных кислот а также окислении пирувата в цикле лимонной кислоты . Все геномы, секвенированные на сегодняшний день, кодируют ферменты, которые используют кофермент А в качестве субстрата , и около 4% клеточных ферментов используют его (или тиоэфир ) в качестве субстрата. У человека биосинтез КоА требует цистеина , пантотената (витамина B 5 ) и аденозинтрифосфата (АТФ). [2]

В своей ацетильной форме коэнзим А представляет собой очень универсальную молекулу, выполняющую метаболические функции как на анаболическом, так и на катаболическом пути. КоА используется в посттрансляционной регуляции и аллостерической регуляции пируватдегидрогеназы и Ацетил - карбоксилазы для поддержания и поддержки разделения синтеза и деградации пирувата . [3]

Открытие структуры [ править ]

Структура кофермента А: 1:3'-фосфоаденозин. 2: дифосфат, фосфорорганический ангидрид. 3: пантоевая кислота. 4: β-аланин. 5: цистеамин.

Коэнзим А был открыт Фрицем Липманом в 1946 году. [4] который также позже дал ему свое имя. Его структура была определена в начале 1950-х годов в Институте Листера в Лондоне совместно Липманном и другими сотрудниками Гарвардской медицинской школы и Массачусетской больницы общего профиля . [5] Липманн первоначально намеревался изучить перенос ацетила на животных, и в ходе этих экспериментов он заметил уникальный фактор, которого не было в экстрактах ферментов, но который был очевиден во всех органах животных. Ему удалось выделить и очистить этот фактор из печени свиньи и обнаружить, что его функция связана с коферментом, который активно участвует в ацетилировании холина. [6] Работа с Беверли Жирар , Натаном Капланом и другими определила, что пантотеновая кислота является центральным компонентом кофермента А. [7] [8] Коэнзим был назван коэнзимом А, что означает «активация ацетата». В 1953 году Фриц Липманн получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытие кофермента А и его значения для промежуточного метаболизма». [6] [9]

Биосинтез [ править ]

Коэнзим А естественным образом синтезируется из пантотената (витамина В 5 ), который содержится в таких продуктах, как мясо, овощи, зерновые, бобовые, яйца и молоко. [10] В организме человека и большинства живых организмов пантотенат является важным витамином, выполняющим множество функций. [11] В некоторых растениях и бактериях, включая Escherichia coli , пантотенат может синтезироваться de novo и поэтому не считается незаменимым. Эти бактерии синтезируют пантотенат из аминокислоты аспартата и метаболита при биосинтезе валина. [12]

Во всех живых организмах коэнзим А синтезируется в пятиэтапном процессе, для которого требуются четыре молекулы АТФ, пантотената и цистеина. [13] (см. рисунок):

Подробности биосинтетического пути синтеза КоА из пантотеновой кислоты.
  1. Пантотенат (витамин B 5 ) фосфорилируется до 4'-фосфопантотената ферментом пантотенаткиназой (PanK; CoaA; CoaX). Это обязательный этап биосинтеза КоА, требующий АТФ. [12]
  2. Цистеин . присоединяется к 4'-фосфопантотенату с помощью фермента фосфопантотеноилцистеинсинтетазы (PPCS; CoaB) с образованием 4'-фосфо-N-пантотеноилцистеина (PPC) Этот этап сопровождается гидролизом АТФ. [12]
  3. PPC декарбоксилируется до 4'-фосфопантетеина с помощью фосфопантотеноилцистеиндекарбоксилазы (PPC-DC; CoaC).
  4. 4'-фосфопантетеин аденилируется (или, точнее, АМпилируется ) с образованием дефосфо-КоА с помощью фермента фосфопантетеин-аденилаттрансферазы (COASY; PPAT; CoaD).
  5. Наконец, дефосфо-КоА фосфорилируется до кофермента А с помощью фермента дефосфокофермент-киназы А (COASY, DPCK; CoaE). Этот последний шаг требует АТФ. [12]

Сокращения в номенклатуре ферментов в скобках обозначают ферменты млекопитающих, других эукариот и прокариот соответственно. У млекопитающих этапы 4 и 5 катализируются бифункциональным ферментом COASY . [14] Этот путь регулируется ингибированием продукта. КоА является конкурентным ингибитором пантотенаткиназы, которая в норме связывает АТФ. [12] Коэнзим А, три АДФ, один монофосфат и один дифосфат образуются в результате биосинтеза. [13]

Коэнзим А может синтезироваться альтернативными путями, когда внутриклеточный уровень коэнзима А снижается и путь de novo нарушается. [15] В этих путях коэнзим А должен поступать из внешнего источника, например, из пищи, чтобы производить 4'-фосфопантетеин . Эктонуклеотидпирофосфаты (ENPP) расщепляют кофермент А до 4'-фосфопантетеина, стабильной молекулы в организмах. Белки-ацил-переносчики (ACP) (такие как ACP-синтаза и деградация ACP) также используются для производства 4'-фосфопантетеина. Этот путь позволяет пополнять запасы 4'-фосфопантетеина в клетке и превращать его в кофермент А посредством ферментов PPAT и PPCK. [16]

Статья 2024 года [ нужна ссылка ] подробно описал вероятный механизм химического синтеза пантетеинового компонента (основной функциональной части) коэнзима А в первозданном пребиотическом мире.

Коммерческое производство [ править ]

Коэнзим А производят в промышленных масштабах путем экстракции из дрожжей, однако это неэффективный процесс (выход примерно 25 мг/кг), в результате чего продукт получается дорогой. Были исследованы различные способы синтетического или полусинтетического производства КоА, хотя ни один из них в настоящее время не работает в промышленном масштабе. [17]

Функция [ править ]

Синтез жирных кислот [ править ]

Поскольку коэнзим А с химической точки зрения является тиолом , он может реагировать с карбоновыми кислотами с образованием тиоэфиров , действуя таким образом как переносчик ацильной группы. Он помогает переносить жирные кислоты из цитоплазмы в митохондрии . Молекулу кофермента А, несущую ацильную группу, также называют ацил-КоА . Когда он не связан с ацильной группой, его обычно называют «CoASH» или «HSCoA». Этот процесс облегчает выработку в клетках жирных кислот, которые необходимы для структуры клеточных мембран.

Коэнзим А также является источником фосфопантетеиновой группы, которая добавляется в качестве простетической группы к белкам, таким как ациловый белок-носитель и формилтетрагидрофолатдегидрогеназа . [18] [19]

Некоторые источники, из которых поступает и используется CoA в клетке.

Производство энергии [ править ]

Коэнзим А является одним из пяти важнейших коферментов, которые необходимы в механизме реакции цикла лимонной кислоты . Его форма ацетил-коэнзима А является основным вкладом в цикл лимонной кислоты и получается в результате гликолиза , метаболизма аминокислот и бета-окисления жирных кислот. организма Этот процесс является основным катаболическим путем и необходим для разрушения строительных блоков клетки, таких как углеводы , аминокислоты и липиды . [20]

Регламент [ править ]

При избытке глюкозы кофермент А используется в цитозоле для синтеза жирных кислот. [21] Этот процесс реализуется путем регуляции ацетил-КоА-карбоксилазы , которая катализирует обязательную стадию синтеза жирных кислот. Инсулин стимулирует ацетил-КоА-карбоксилазу, а адреналин и глюкагон ингибируют ее активность. [22]

Во время клеточного голодания синтезируется коэнзим А, который транспортирует жирные кислоты из цитозоля в митохондрии. Здесь ацетил-КоА образуется для окисления и производства энергии. [21] В цикле лимонной кислоты коэнзим А действует как аллостерический регулятор, стимулируя фермент пируватдегидрогеназу .

и регуляция Антиоксидантная функция

Открытие новой антиоксидантной функции коэнзима А подчеркивает его защитную роль во время клеточного стресса. В клетках млекопитающих и бактерий, подвергнутых окислительному и метаболическому стрессу, наблюдается значительное увеличение ковалентной модификации белковых цистеиновых остатков коферментом А. [23] [24] Эта обратимая модификация называется белком CoAlation (Protein-S-SCoA), который играет роль, аналогичную белку S -глутатионилированию , предотвращая необратимое окисление тиоловой группы остатков цистеина.

Использование антитела против коэнзима А [25] и жидкостной хроматографии, тандемной масс-спектрометрии ( ЖХ-МС/МС ), более 2000 коалатированных белков было идентифицировано из стрессированных клеток млекопитающих и бактерий. [26] Большинство этих белков участвуют в клеточном метаболизме и реакции на стресс. [26] Различные научные исследования были сосредоточены на расшифровке регуляции белков, опосредованной коферментом А. при коАлировании белка ингибируется каталитическая активность различных белков (например, супрессора метастазов NME1 , пероксиредоксина 5 , GAPDH и других). Сообщается, что [27] [28] [24] [29] В восстановлении активности белка важную роль играют антиоксидантные ферменты, восстанавливающие дисульфидную связь между коферментом А и остатком цистеина белка. Этот процесс называется декоаляцией белка. На данный момент показано, что два бактериальных белка, тиоредоксин А и тиоредоксин-подобный белок (YtpP), декоалатируют белки. [30]

в биологических Использование исследованиях

Коэнзим А доступен у различных поставщиков химической продукции в виде свободной кислоты и солей лития или натрия . Свободная кислота коэнзима А заметно нестабильна: деградация примерно на 5% наблюдается через 6 месяцев при хранении при -20 °C. [1] и почти полная деградация через 1 месяц при 37 °C. [31] Литиевые и натриевые соли КоА более стабильны, при этом в течение нескольких месяцев при различных температурах отмечается незначительная деградация. [32] Водные растворы коэнзима А нестабильны при pH выше 8, при этом 31% активности теряется через 24 часа при 25 ° C и pH 8. Исходные растворы КоА относительно стабильны при замораживании при pH 2–6. Основным путем потери активности КоА, вероятно, является окисление КоА воздухом до дисульфидов КоА. Смешанные дисульфиды КоА, такие как КоА- S - S -глутатион, обычно являются примесями в коммерческих препаратах КоА. [1] Свободный КоА можно регенерировать из дисульфида КоА и смешанных дисульфидов КоА с помощью восстановителей, таких как дитиотреитол или 2-меркаптоэтанол .

Неисчерпывающий список ацильных групп, А коферментом активируемых

См. Также: Категория: Тиоэфиры коэнзима А.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Доусон Р.М., Эллиотт Д.К., Эллиотт У.Х., Джонс К.М. (2002). Данные для биохимических исследований (3-е изд.). Кларендон Пресс. стр. 118–119. ISBN  978-0-19-855299-4 .
  2. ^ Догерти М., Полануйер Б., Фаррелл М., Шолле М., Ликидис А., де Креси-Лагард В., Остерман А. (июнь 2002 г.). «Полное восстановление пути биосинтеза человеческого кофермента А посредством сравнительной геномики» . Журнал биологической химии . 277 (24): 21431–21439. дои : 10.1074/jbc.M201708200 . ПМИД   11923312 .
  3. ^ «Коэнзим А: когда мало, значит сильно» . www.asbmb.org . Архивировано из оригинала 20 декабря 2018 г. Проверено 19 декабря 2018 г.
  4. ^ Липманн Ф., Каплан Н.О. (1946). «Общий фактор ферментативного ацетилирования сульфаниламида и холина» . Журнал биологической химии . 162 (3): 743–744. дои : 10.1016/S0021-9258(17)41419-0 .
  5. ^ Бэддили Дж., Тейн Э.М., Новелли Г.Д., Липманн Ф. (январь 1953 г.). «Строение кофермента А» . Природа . 171 (4341): 76. Бибкод : 1953Natur.171...76B . дои : 10.1038/171076a0 . ПМИД   13025483 . S2CID   630898 .
  6. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Кресге Н., Симони Р.Д., Хилл Р.Л. (27 мая 2005 г.). «Фриц Липманн и открытие коэнзима А» . Журнал биологической химии . 280 (21): е18. ISSN   0021-9258 . Архивировано из оригинала 12 апреля 2019 г. Проверено 24 октября 2017 г.
  7. ^ Липманн Ф., Каплан Н.О. (март 1947 г.). «Кофермент ацетилирования, производное пантотеновой кислоты» . Журнал биологической химии . 167 (3): 869–870. дои : 10.1016/S0021-9258(17)30973-0 . ПМИД   20287921 .
  8. ^ Липманн Ф., Каплан Н.О., Новелли Г.Д., Таттл Л.К., Гирард Б.М. (сентябрь 1950 г.). «Выделение коэнзима А» . Журнал биологической химии . 186 (1): 235–243. дои : 10.1016/S0021-9258(18)56309-2 . ПМИД   14778827 .
  9. ^ «Фритц Липманн – Факты» . Нобелевская премия.org . Нобель Медиа АБ. 2014 . Проверено 8 ноября 2017 г.
  10. ^ «Витамин В 5 (Пантотеновая кислота)» . Медицинский центр Университета Мэриленда . Архивировано из оригинала 18 октября 2017 г. Проверено 8 ноября 2017 г.
  11. ^ «Пантотеновая кислота (витамин B 5 ): добавки MedlinePlus» . medlineplus.gov . Архивировано из оригинала 22 декабря 2017 г. Проверено 10 декабря 2017 г.
  12. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и Леонарди Р., Джековски С. (апрель 2007 г.). «Биосинтез пантотеновой кислоты и кофермента А» . ЭкоСал Плюс . 2 (2). дои : 10.1128/ecosalplus.3.6.3.4 . ПМЦ   4950986 . ПМИД   26443589 .
  13. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Леонарди Р., Чжан Ю.М., Rock CO, Джековски С. (2005). «Коэнзим А: снова в действии». Прогресс в исследованиях липидов . 44 (2–3): 125–153. дои : 10.1016/j.plipres.2005.04.001 . ПМИД   15893380 .
  14. ^ Эверс С., Зейтц А., Ассманн Б., Опладен Т., Карх С., Хиндерхофер К. и др. (июль 2017 г.). «Диагностика CoPAN с помощью секвенирования всего экзома: пробуждение спящего тигрового глаза». Американский журнал медицинской генетики. Часть А. 173 (7): 1878–1886. дои : 10.1002/ajmg.a.38252 . ПМИД   28489334 . S2CID   27153945 .
  15. ^ де Вильерс М., Штраус Э. (октябрь 2015 г.). «Метаболизм: запуск биосинтеза КоА». Химическая биология природы . 11 (10): 757–758. дои : 10.1038/nchembio.1912 . ПМИД   26379022 .
  16. ^ Сибон OC, Штраус Э (октябрь 2016 г.). «Коэнзим А: производить или потреблять?». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 17 (10): 605–606. дои : 10.1038/номер.2016.110 . ПМИД   27552973 . S2CID   10344527 .
  17. ^ Мутерде Л.М., Стюарт Дж.Д. (19 декабря 2018 г.). «Выделение и синтез одного из важнейших кофакторов метаболизма: коэнзима А» (PDF) . Исследования и разработки органических процессов . 23 :19–30. дои : 10.1021/acs.oprd.8b00348 . S2CID   92802641 .
  18. ^ Эловсон Дж., Вагелос П.Р. (июль 1968 г.). «Белок-носитель ацила. X. Синтетаза белка-переносчика ацила» . Журнал биологической химии . 243 (13): 3603–3611. дои : 10.1016/S0021-9258(19)34183-3 . ПМИД   4872726 .
  19. ^ Стрикланд К.С., Хеферлин Л.А., Олейник Н.В., Крупенко Н.И., Крупенко С.А. (январь 2010 г.). «Специфическая к ацил-белку-переносчику 4'-фосфопантетеинилтрансфераза активирует 10-формилтетрагидрофолатдегидрогеназу» . Журнал биологической химии . 285 (3): 1627–1633. дои : 10.1074/jbc.M109.080556 . ПМК   2804320 . ПМИД   19933275 .
  20. ^ Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2002). «Глава 2: Как клетки получают энергию из пищи» . Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Гирляндная наука.
  21. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Ши Л, Ту Б.П. (апрель 2015 г.). «Ацетил-КоА и регуляция обмена веществ: механизмы и последствия» . Современное мнение в области клеточной биологии . 33 : 125–131. дои : 10.1016/j.ceb.2015.02.003 . ПМЦ   4380630 . ПМИД   25703630 .
  22. ^ Берг Дж. М., Тимочко Дж. Л., Страйер Л. (2002). «Ацетил-коэнзим А-карбоксилаза играет ключевую роль в контроле метаболизма жирных кислот» . Биохимия .
  23. ^ Цучия Ю., Пик-Чью С.Ю., Ньюэлл С., Миллер-Айду С., Мангал С., Живолуп А. и др. (июль 2017 г.). «Коаляция белков: окислительно-восстановительная модификация белка с помощью кофермента А в клетках млекопитающих» . Биохимический журнал . 474 (14): 2489–2508. дои : 10.1042/BCJ20170129 . ПМК   5509381 . ПМИД   28341808 .
  24. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Цучия Ю, Живолуп А, Бакович Дж, Томас Н, Ю БЯ, Дас С и др. (июнь 2018 г.). «Коаляция белков и антиоксидантная функция кофермента А в прокариотических клетках» . Биохимический журнал . 475 (11): 1909–1937. дои : 10.1042/BCJ20180043 . ПМЦ   5989533 . ПМИД   29626155 .
  25. ^ Маланчук О.М., Панасюк Г.Г., Сербин Н.М., Гоут И.Т., Филоненко В.В. (2015). «Получение и характеристика моноклональных антител, специфичных к коферменту А» . Биополимеры и клетка . 31 (3): 187–192. дои : 10.7124/bc.0008DF . ISSN   0233-7657 .
  26. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Тосунян М.А., Бачинска М., Далтон В., Ньюэлл С., Ма Ю., Дас С. и др. (июль 2022 г.). «Профилирование места коагуляции белка и взаимодействия стабилизации кофермента А» . Антиоксиданты . 11 (7): 1362. doi : 10.3390/antiox11071362 . ПМЦ   9312308 . ПМИД   35883853 .
  27. ^ Тосунян М.А., Чжан Б., Подагра I (декабрь 2020 г.). «Писатели, читатели и ластики в окислительно-восстановительной регуляции GAPDH» . Антиоксиданты . 9 (12): 1288. doi : 10.3390/antiox9121288 . ПМЦ   7765867 . ПМИД   33339386 .
  28. ^ Ю БЯ, Тосунян М.А., Христов С.Д., Лоуренс Р., Арора П., Цучия Ю. и др. (август 2021 г.). «Регуляция супрессора метастазов NME1 с помощью ключевого метаболического кофактора кофермента А» . Редокс-биология . 44 : 101978. doi : 10.1016/j.redox.2021.101978 . ПМЦ   8212152 . ПМИД   33903070 .
  29. ^ Бакович Дж., Ю Б.Я., Сильва Д., Чу С.П., Ким С., Ан Ш. и др. (ноябрь 2019 г.). «Ключевой метаболический интегратор, коэнзим А, модулирует активность пероксиредоксина 5 посредством ковалентной модификации» . Молекулярная и клеточная биохимия . 461 (1–2): 91–102. дои : 10.1007/s11010-019-03593-w . ПМК   6790197 . ПМИД   31375973 .
  30. ^ Тосунян М.А., Бачинска М., Далтон В., Пик-Чью С.Ю., Ундзенас К., Корза Г. и др. (апрель 2023 г.). « Bacillus subtilis YtpP и тиоредоксин А — новые игроки в опосредованном коэнзимом А защитном механизме против клеточного стресса» . Антиоксиданты . 12 (4): 938. doi : 10.3390/antiox12040938 . ПМЦ   10136147 . ПМИД   37107313 .
  31. ^ «Технические данные коэнзима А свободной кислоты» (PDF) . Восточные дрожжи, ООО.
  32. ^ «Технические данные литиевой соли коэнзима А» (PDF) . Восточные дрожжи, ООО.

Библиография [ править ]

Викискладе есть медиафайлы, связанные с коэнзимом А.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Coenzyme_A&oldid=1232231724"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: d4fa5a18a8353d00344175530c32db58__1719930000
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/d4/58/d4fa5a18a8353d00344175530c32db58.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Coenzyme A - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)