Posrednički metabolizam
pantotenska kiselina, u obliku koenzima A, sudjeluje u višestrukim reakcijama u posrednom metabolizmu. To uključuje metabolizam energije, ugljikohidrata, masti i aminokiselina. Karakteriziraju ga metabolički putovi koji se javljaju na sučeljima anaboličkog i kataboličkog metabolizma. anabolički procesi - izgradnja - uključuju enzimatsku sintezu staničnih komponenata velikih molekula, kao što je ugljikohidrati, proteini i masti, od manjih molekule uz pomoć ATP-a. Kataboličke - razgradne - reakcije karakterizirane su oksidativnim razgradnjom velikih hranjivih sastojaka molekule, Kao što su ugljikohidrati, masti i proteini, na manje jednostavnije molekule, kao što su pentoze ili heksoze, masnih kiselina, aminokiseline, ugljen dioksid i voda. Uz katabolizam je povezano oslobađanje energije u obliku ATP. Osnovna funkcija koenzima A je prijenos acilnih skupina. U ovom procesu CoA uspostavlja, s jedne strane, vezu s acilnim ostatkom koji se prenosi i, s druge strane, veze s važnim enzimi posredničkog metabolizma. Na taj način, i acilne skupine i enzimi aktiviraju se, omogućujući im da podliježu određenim kemijskim reakcijama u tijelu dovoljnom brzinom. Bez koenzima A, vezni partneri bili bi puno reaktivniji. Prijenos acilne skupine koenzimom A odvija se na sljedeći način. U prvom koraku koenzim A, labavo vezan za apoenzim - proteinski dio enzima - preuzima acilnu skupinu od prikladnog davatelja, kao što je piruvat, alkan ili masnih kiselina. Veza između CoA i acila nastaje između SH skupine (tiolne skupine) ostatka cisteamina molekule koenzima A i karboksilne skupine (COOH) acila. Ta se veza naziva tioesterska veza. Vrlo je bogata energijom i ima velik potencijal za prijenos grupe. Poznate tioesterske veze su, na primjer, acetil-, propionil- i malonil-CoA, kao i masne kiseline-CoA tioester. Konačno, SH skupina koenzima A predstavlja svoju reaktivnu skupinu, zbog čega se koenzim A često skraćuje kao CoA -SH.U drugom se koraku koenzim A odvaja od jednog apoenzima u vezi s acilnim ostatkom kao acil-CoA i prebacuje se u drugi apoenzim. U posljednjem koraku, enzimom vezani CoA prenosi acilnu skupinu na prikladni akceptor, poput oksaloacetata ili sintaze masnih kiselina. Može se dogoditi i nekoliko reakcija kataliziranih više enzimima između stjecanja i oslobađanja acilne skupine pomoću CoA. Na primjer, struktura acilne skupine može se izmijeniti tijekom vezanja na koenzim A-na primjer, enzimatska pretvorba propionske kiseline u sukcinat. Doprinos pantotenske kiseline kao koenzima A metabolizmu aminokiselina Enzimska sinteza:
Enzimska razgradnja:
- Izoleucin, leucin i triptofan na acetil-CoA.
- Valin u metilmalonil-CoA
- Izoleucin u propionil-CoA
- Fenilalanin, tirozin, lizin i triptofan do acetoacetil-CoA
- Leucin u 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA
Pantotenska kiselina i dalje igra središnju ulogu u
Modifikacija staničnog proteini. Reakcije acila i acetilacije mogu snažno utjecati na aktivnost, strukturu i lokalizaciju bjelančevina. Najčešća modifikacija je prijenos acetilne skupine pomoću CoA na N-terminalni kraj peptidnog lanca, obično u metionina, alanin ili serin. Kao moguća funkcija ove acetilacije, raspravlja se o zaštiti staničnih proteina od proteolitičke razgradnje. acetilkolin, pantotenska kiselina je presudan za nastanak bikovski odnosno 2-aminoetansulfonska kiselina. Bikovski stabilan je krajnji proizvod u metabolizmu sumporkoji sadržava aminokiseline cistein i metionina. Spoj sličan aminokiselini djeluje s jedne strane kao neurotransmiter (glasnička tvar), a s druge strane služi za stabilizaciju tekućine uravnotežiti u stanicama. U Dodatku, bikovski sudjeluje u održavanju imunološki sustav i sprečava upalu.
Acetilni koenzim A
Za srednji metabolizam, najznačajniji ester koenzima A se aktivira octena kiselina, acetil-CoA. Krajnji je proizvod metabolizma kataboličkih ugljikohidrata, masti i aminokiselina ili proteina. Acetil-CoA nastao iz ugljikohidrati, masti i proteini mogu se uvesti u citratni ciklus prenošenjem acetilne skupine u oksaloacetat pomoću CoA-ovisne citrat-sintaze da nastane citrat, gdje se može potpuno razgraditi na ugljen dioksid i voda da bi se dobila energija u obliku ATP. Glavni derivat CoA u citratnom ciklusu je aktivirana jantarna kiselina, sukcinil-CoA. Nastaje iz alfa-ketoglutarata kao rezultat reakcije dekarboksilacije alfa-ketoglutarat-dehidrogenazom ovisno o CoA. Djelovanjem drugog enzima ovisnog o CoA, reakcija sukcinil-CoA s glicinom dovodi do stvaranja delta-aminolevulinske kiseline. Potonji je preteča korrinskog prstena u Vitamin B12 i porfirinski prsten u citokromima, kao i proteini hema, kao što su hemoglobin, u pantotenska kiselina nedostatak, anemija (anemija) se javlja u pokusima na životinjama zbog nedostatka hemoglobin. Pored kataboličkih metaboličkih procesa, acetil-CoA je uključen u sljedeće sinteze:
- Masne kiseline, trigliceridii fosfolipidi.
- Ketonska tijela - acetoacetat, aceton i beta-hidroksimaslačna kiselina.
- Steroidi, kao što su holesterol, žučne kiseline, ergosterol - preteča ergokalciferola i vitamina D2, nadbubrežne žlijezde i spola hormoni.
- Sve komponente sastavljene od izoprenoidnih jedinica, poput ubikinona i koenzima Q, s lipofilnim bočnim lancem izoprenoida - mevalonska kiselina je izoprenoidni preteča i nastaje kondenzacijom tri molekule acetil-CoA.
- Heme - kompleks porfirina koji sadrži željezo i nalazi se kao protetska skupina u proteinima poznatim kao citokromi; glavni izvedeni hemoproteini uključuju hemoglobin (krvni pigment), mioglobin i citokrome respiratornog lanca mitohondrija i sustave koji razgrađuju lijekove - P450
- Acetilholin, jedan od najvažnijih neurotransmitera u mozak - na primjer, posreduje prijenos pobude između živca i mišića na nervno-mišićnoj završnoj ploči i prijenos s prve na drugu od dvije serijski povezane stanice u autonomnom sustavu živčani sustav, tj. i u simpatičkom i u parasimpatičkom živčanom sustavu
- Stvaranje šećera važnih komponenata glikoproteina i glikolipida, poput N-acetilglukozamina, N-acetilgalaktozamina i N-acetilneuroamske kiseline - glikoproteini služe, na primjer, kao strukturne komponente staničnih membrana sluzi (sluzi) različitih sluznica, hormoni poput tirotropina, imunoglobulina i interferona, te za staničnu interakciju putem membranskih proteina; glikolipidi su također uključeni u izgradnju staničnih membrana
Nadalje, acetil-CoA reagira s droge, Kao što su sulfonamidi, koji se moraju acetilirati da bi se izlučili u jetra. Dakle, acetil-CoA doprinosi detoksikacija of droge.Acetilacija peptida hormoni tijekom njihovog cijepanja od prethodnika polipeptida utječe na njihovu aktivnost na različite načine. Na primjer, epinefrin je inhibiran u svojoj aktivnosti kao rezultat prijenosa acetilne skupine na N-terminalni kraj peptidnog lanca, dok se hormoni koji stimuliraju melanocite-MHS aktiviraju acetilacijom. Primjeri posrednika o ovisnim o CoA enzimima metabolizam koji je uključen u stvaranje i razgradnju acetil-CoA:
- Piruvat dehidrogenaza - nakon glikolize (glukoza razgradnje), ovaj enzimski kompleks dovodi do oksidativne dekarboksilacije piruvata u acetil-CoA.
- Acetil-CoA karboksilaza - pretvorba acetil-CoA u malonil-CoA za sintezu masnih kiselina.
- Acil-CoA dehidrogenaza, t-enol-CoA hidrataza, beta-hidroksiacil-CoA dehidrogenaza, tiolaza - razgradnja zasićenih masnih kiselina u okviru beta-oksidacije na acetil-CoA; u beta-oksidaciji, dva atoma ugljika uvijek se uzastopno odvoje od masne kiseline u obliku acetil-CoA - na primjer, razgradnja zasićene palmitinske kiseline - C16: 0 - nastaje osam molekula acetil-CoA
- Tioloaza, 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA reduktaza - HMG reduktaza - bivši enzim dovodi do pretvorbe acetil-CoA u 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA, koji mogu dalje reagirati i formirati ketonska tijela; HMG reduktaza reducira HMG-CoA u mevalonat za sintezu steroida koji pripadaju lipidi, Kao što su holesterol.
Acilni koenzim A
Acyl-CoA je naziv za aktivirani ostatak masne kiseline.Pošto je masno kiseline relativno su inertni, prvo ih mora aktivirati CoA prije nego što mogu proći reakcije. Enzim presudan za aktivaciju je acil-CoA sintetaza, poznata i kao tiokinaza, koja je enzim o kojem ovisi CoA. Tiokinaza dovodi do stvaranja acil-adenilata dodatkom ATP-a karboksilnoj skupini masne kiseline cijepanjem dva fosfat ostaci iz ATP-a. U ovom procesu, adenozin trifosfat se pretvara u adenozin monofosfat - AMP. Nakon toga, AMP se cijepa iz acil-adenilata i energija koja se oslobađa u ovom procesu koristi se za esterifikaciju acilnog dijela s koenzimom A. Ovaj korak također katalizira tiokinaza. kiseline sposobni su za reakcije, poput beta-oksidacije, samo u obliku energetski bogatog spoja s CoA. Za beta-oksidaciju - razgradnja zasićenih masnih kiselina kiseline - acil-CoA se mora transportirati u mitohondrijski matriks. Dugolančane masne kiseline mogu prijeći unutarnju mitohondrijsku membranu samo uz pomoć transportne molekule L-karnitina. CoA prenosi acilnu skupinu na karnitin, koji transportira ostatke masnih kiselina u matricu mitohondrija. Tamo je acilna skupina vezana koenzimom A, tako da je opet prisutan acil-CoA. U mitohondrijskoj matrici započinje stvarna beta oksidacija. Pojavljuje se postepeno u ponavljajućem slijedu od četiri pojedinačne reakcije. Produkti jednog slijeda od četiri pojedinačne reakcije uključuju molekulu masne kiseline koja je dvije ugljen atomi kraći u obliku acil-CoA i acetilni ostatak vezan za koenzim A, koji se sastoji od dva odvojena atoma C masne kiseline. Masna kiselina, koja je za dva C atoma manja, vraća se u prvi korak beta-oksidacije i ponovno prolazi kroz skraćivanje. Ova se reakcijska sekvenca ponavlja sve dok dvije molekule acetil-CoA ne ostanu na kraju. Oni mogu ući u citratni ciklus za daljnju razgradnju ili se mogu koristiti za sintezu ketonskih tijela ili masnih kiselina. Uz prijenos acetilnih skupina, važan je i prijenos acilnih ostataka koenzimom A. Često se događaju acilacije zasićenom mirisinskom kiselinom C14 masne kiseline, pri čemu je acilni ostatak vezan za N-terminalni glicinski ostatak proteina, poput citokrom reduktaze i protein kinaze. CoA također prenosi acil iz C16 masne kiseline palmitinske kiseline u serin ili cistein ostatak proteina, kao što je željezo transferina receptor, insulin receptora i membranskih glikoproteina stanica imunološki sustav.Vjerojatno, ove acilacije služe kako bi omogućile da se protein veže za biomembrane. Nadalje, raspravlja se da prijenos acilne skupine utječe na sposobnost proteina da sudjeluje u regulatornim koracima transdukcije signala.
4́-fosfopantetein kao koenzim sintaze masnih kiselina
Uz važnost kao gradivni blok koenzima A, pantotenska kiselina u obliku fosfopanteteina ima važnu funkciju i kao protetska skupina proteina acilnog nosača (ACP) sintaze masnih kiselina. Sintetaza masnih kiselina predstavlja višenamjenski protein koji se preklapanjem dijeli na različite prostorne odjeljke. Svaki od ovih odjeljaka posjeduje jednu od ukupno sedam enzimskih aktivnosti. Jedan od tih odjeljaka sastoji se od proteina acil-nosača, koji sadrži perifernu SH skupinu formiranu od cisteinilnog ostatka i središnju SH skupinu. 4́-fosfopantetein tvori središnju SH skupinu kovalentno vezan za njezinu fosfat grupa na serinski ostatak ACP-a. Biosinteza zasićenih masnih kiselina odvija se u urednom cikličkom slijedu, s tim da se masna kiselina koja se sintetizira nudi zauzvrat pojedinačnim enzimskim dijelovima sintaze masnih kiselina. Tijekom sinteze, krajnja SH skupina 4́-fosfopanteteina ima ulogu akceptora za ostatak malonila koji se uzima tijekom svakog rukovanja. Uz to, služi kao nosač rastuće masne kiseline. Koenzim A također sudjeluje u stvaranju masnih kiselina i njihovoj ugradnji u, na primjer, sfingolipide ili fosfolipidi [4, 10. Sfingolipidi su gradivni blokovi mijelina (mijelinska ovojnica neurona, tj. a živčana stanica) i stoga su važni za prenošenje živčanog signala. fosfolipidi pripadaju membranskoj lipidnoj obitelji i čine glavnu komponentu lipidnog dvosloja biomembrane. Za početak biosinteze masnih kiselina, CoA prenosi acetilnu skupinu u enzimatsku SH skupinu, kao i ostatak malonila na enzimom vezanu 4́- fosfopantetein sintaze masnih kiselina. Kondenzacija se događa između acetilnog i malonilnog radikala, što dovodi do stvaranja beta-ketoaciltioestra s eliminacija of ugljični dioksid. Smanjenje, eliminacija of vodai još jedno smanjenje rezultira zasićenim aciltioesterom. Sa svakim cikličkim ciklusom lanac masnih kiselina produžuje se s dva atoma ugljika. Da bi se sintetizirao jedan mol C16 ili C18 masne kiseline, potreban je jedan mol acetil-CoA kao startera i sedam ili osam molova malonil-CoA kao dobavljača dodatnih C2 jedinica.
