Coenzima A - Biologie

Coenzima A (de asemenea Coenzima A, mic de statura CoA sau CoASH) este o coenzimă care este utilizată pentru a „activa” acizii alcanoici și derivații lor și este implicată în metabolismul energetic.

coenzima

Este o grupare acil în acil transferaze (E.C. 2.3.N.N.) și CoA transferaze (E.C. 2.8.3.N).

Izolarea a fost realizată pentru prima dată în 1951 de către biochimistul german și ulterior câștigătorul Premiului Nobel Feodor Lynen sub forma acetil-coenzimei A („acid acetic activat”) din celulele de drojdie. Structura a fost clarificată doi ani mai târziu de James Baddiley de la British Lister Institute of Preventive Medicine și Fritz Albert Lipmann de la Universitatea Harvard.

structura

Molecula de coenzima A este alcătuită din mai multe componente: acestea includ o nucleotidă (adenozin difosfat, ADP), o vitamină (acid pantotenic, vitamina B5) și un aminoacid (cisteină), care sunt legate împreună în timpul sintezei în organism și apoi ușor să fie modificat.

În detaliu, coenzima A finită este formată din cisteamină (de asemenea tioetanolamină) (5), β-alanină (Al 4-lea), Acid pantoic (acid 2,4-dihidroxi-3,3-dimetil-butanoic) (3), Difosfat (2) și adenozină 3'-fosforilată (1).

β-alanină (Al 4-lea) și acid pantoic (3) împreună sunt denumiți și acid pantotenic. Dacă se ia în considerare acest lucru împreună cu cisteamina (5) se vorbește despre Panthein (5+Al 4-lea+3). 3'-fosfo-adenozina poate fi înțeleasă împreună cu difosfatul ca 3'-fosfo-adenozină difosfat. În consecință, coenzima A constă din panteteină și 3'-fosfo-ADP.

biosinteza

Sinteza în organismul animal începe de la acidul pantotenic esențial, la care se leagă mai întâi o grupare fosforil cu ajutorul pantotenat kinazei și apoi o cisteină este legată cu ajutorul fosfantantotenatului cisteină ligază. După ce cisteina a fost decarboxilată în cisteamină de fosfopantotenilcisteină decarboxilază, un adenozin monofosfat (AMP) este atașat la gruparea fosfat și în cele din urmă adenozina este fosforilată la gruparea 3'-OH. Ultimii doi pași sunt catalizați de diferite domenii ale coenzimei A sintază.

Pentru procesele detaliate din timpul sintezei, inclusiv formulele structurale, consultați secțiunea Legături web.

funcţie

Coenzima A este capabilă să intre în compuși cu energie ridicată prin grupa SH (grupa tiol) a componentei cisteaminei. Intră în acești compuși cu grupările carboxi (-COOH) ale acizilor alcanoici și grași pentru a forma așa-numitele legături tioester.

Coenzima A este direct implicată - ca acil-CoA - în metabolismul grăsimilor și indirect - ca acetil-CoA - în metabolismul glucidelor și proteinelor.

Se spune că coenzima A activează partenerii de legare prin formarea legăturii tioester de mare energie, deoarece abia atunci pot intra în anumite reacții chimice în organism cu o viteză suficientă. Fără coenzima A, partenerii de legare ar fi semnificativ mai puțin reactivi.

Acetil-CoA

Acetil-Coenzima A (acetil-CoA pe scurt) este un reziduu de acid acetic „activat” (CH3CO-). Aceasta este legată de grupul SH al părții cisteaminei din coenzima A.

Acetil-CoA este produs în organism în timpul mai multor procese metabolice:

Pe de o parte, prin așa-numita decarboxilare oxidativă a piruvatului, care la rândul său apare ca produs final al glicolizei, dar și prin descompunerea aminoacizilor (cum ar fi L-alanina). Decarboxilarea oxidativă a piruvatului are loc în mitocondrie. Acolo, complexul enzimatic piruvat dehidrogenază catalizează divizarea dioxidului de carbon CO2 (grupa carboxi este separată, deci „decarboxilarea”) și în același timp legătura restului de acetil rămas cu grupul SH al coenzimei A. Atomul de carbon central inițial al piruvatului este oxidat ( deci „oxidativ”).

În plus, acetil-CoA se formează în timpul descompunerii acizilor grași în cursul β-oxidării. Aici, doi atomi de carbon sub formă de acetil-CoA sunt separați de acidul gras unul după altul. Deci z. B. în descompunerea acidului palmitic cu 16 atomi de carbon în contextul β-oxidării opt molecule de acetil-CoA. Acest proces are loc și în matricea mitocondrială.

Acetil-CoA format poate fi complet descompus în mitocondrie prin ciclul acidului citric și lanțul respirator la CO2 și H2O sau poate fi utilizat din nou pentru sinteza compușilor cu energie ridicată, cum ar fi trigliceridele, corpurile cetonice sau colesterolul. Unele dintre aceste procese anabolice au loc în citosol (de exemplu, sinteza acizilor grași), dar acetil-CoA nu poate părăsi cu ușurință mitocondria și căile de transport pentru acizi carboxilici cu lanț mai lung (vezi mai jos) sunt, de asemenea, blocate. Pentru transportul acetil-CoA de la mitocondrie în citosol există, prin urmare, un sistem special de transport, așa-numita navetă de citrat.

Acil-CoA

Acil-Coenzima A (acil-CoA pe scurt) este numele unui acid gras „activat”. Analog cu acetil-CoA, în locul unui rest de acetil, reziduul unui acid gras - un reziduu de acil - este legat de grupul SH.

Acil-CoA este implicat în descompunerea acizilor grași (β-oxidare) prin legarea acizilor grași. În sinteza acizilor grași din organism, un grup protetic legat structural de acizi grași sintaza - numit proteină purtătoare acil (ACP pe scurt) - preia rolul coenzimei A.

Acil-CoA este format din enzima acil-CoA sintetază (cunoscută și sub numele de tiokinază), care are loc în citosol. În primul rând, acidul gras liber din grupul carboxi (-COOH) reacționează cu ATP, divizând difosfatul. Se formează așa-numitul acil adenilat. Energia acestei legături este apoi utilizată pentru a esterifica coenzima A cu acidul gras, împărțind astfel AMP. Ambele etape sunt catalizate de tiokinază.

Pentru a descompune acizii grași, acil-CoA trebuie transportat în mitocondrii. La fel ca acetil-CoA, acil-CoA nu poate traversa membrana mitocondrială internă de la sine și este transferat la L-carnitină pentru transport. Din această formă de transport, numită acil carnitină, reziduul de acil din mitocondrii este transferat înapoi la o coenzimă A, astfel încât acil CoA este din nou prezent.

Propionil-CoA

Propionil-CoA este produs de mai multe ori în metabolism. Cea mai cunoscută cale este descompunerea (β-oxidarea) acizilor grași cu număr impar. După scindarea repetată a unei unități de doi atomi de carbon sub formă de acetil-CoA, o unitate de trei atomi de carbon sub formă de propionil-CoA rămâne la final. Propionil-CoA se formează și atunci când se descompun acizii grași cu ramuri de metil. Acest lucru este valabil și pentru defalcarea lanțului lateral ramificat al colesterolului, așa cum are loc în timpul biosintezei acizilor biliari - propionil-CoA este, de asemenea, separat. O sursă foarte importantă de propionil-CoA este descompunerea aminoacizilor izoleucină, valină și metionină și principala cale de descompunere a treoninei. [1]

Propionil-CoA este transformat în succinil-CoA, care poate intra apoi în ciclul acidului citric și poate contribui la completarea acestuia. În acest scop, propionil-CoA este mai întâi transformat în D-metilmalonil-CoA de către propionil-CoA carboxilaza dependentă de biotină. Metilmalonil-CoA epimeraza [2] generează apoi izomerul L. La rândul său, aceasta este convertită în succinil-CoA de metilmalonil-CoA mutază, a cărei funcție depinde de cobalamină. [3]

Propionil-CoA joacă, de asemenea, un rol în sinteza acizilor grași. Formarea acizilor grași cu număr impar începe cu propionil-CoA. Ramurile de metil din cadrul unui lanț de acizi grași pot fi create prin extinderea lanțului cu metilmalonil-CoA, care este produs din propionil-CoA de propionil-CoA carboxilază. [4]