מטבוליזם מתווך
חומצה פנטותנית, בצורה של קואנזים A, מעורב בתגובות רבות בחילוף החומרים המתווך. זה כולל מטבוליזם של אנרגיה, פחמימות, שומן וחומצות אמינו. הוא מאופיין במסלולים המטבוליים המתרחשים בממשקים של חילוף חומרים אנבוליים וקטבוליים. תהליכי בנייה - אנבוליים כוללים סינתזה אנזימטית של רכיבי תאים מולקולות גדולות, כגון פחמימות, חלבונים ושומנים, מקטנים יותר מולקולות בעזרת ATP. תגובות קטבוליות - השפלה - מאופיינות בפירוק חמצוני של חומרים מזינים גדולים מולקולות, כמו פחמימות, שומנים, ו חלבונים, לקטן יותר פשוט מולקולות, כגון פנטוזות או משושים, חומצות שומן, חומצות אמינו, פַּחמָן דו-חמצני, ו מַיִם. קשור לקטבוליזם הוא שחרור אנרגיה בצורה של ATP. התפקיד החיוני של קואנזים A הוא העברת קבוצות אציל. בתהליך זה, CoA יוצר, מצד אחד, חיבור לשאריות האציל שיועברו, ומצד שני, קשרים לחשובים אנזימים של חילוף חומרים מתווך. באופן זה, הן קבוצות האציל והן ה אנזימים מופעלים, מה שמאפשר להם לעבור תגובות כימיות מסוימות בגוף במהירות מספקת. ללא קואנזים A, השותפים המחייבים יהיו תגובתי הרבה יותר. העברת קבוצות האציל על ידי קואנזים A מתנהלת כדלקמן. בשלב ראשון, קואנזים A, הקשור באופן רופף לאפואנזים - חלק חלבון של אנזים - משתלט על קבוצת אציל מתורם מתאים, כגון פירובטה, אלקן או חומצות שומן. הקשר בין CoA לאציל מתרחש בין קבוצת SH (קבוצת תיול) של שאריות ציסטאמין של מולקולת הקואנזים A לבין קבוצת הקרבוקסיל (COOH) של האציל. קשר זה נקרא קשר thioester. הוא בעל אנרגיה גבוהה מאוד ובעל פוטנציאל העברה קבוצתי גבוה. קשרים thioester ידועים הם, למשל, אצטיל, propionyl ו- malonyl-CoA, כמו גם חומצת השומן- CoA thioester. לבסוף, קבוצת SH של קואנזים A מייצגת את הקבוצה תגובתי שלה, ולכן קואנזים A מקוצר לעיתים קרובות כ- CoA. בשלב שני, קואנזים A מתפצל מאפואנזים אחד בקשר עם שאריות האציל כ- acyl-CoA ומועבר לאפואנזים אחר. בשלב אחרון, CoA הקשור לאנזים מעביר את קבוצת האציל למקבל מתאים, כמו למשל לאוקסאלואצטט או לסינתזה של חומצות שומן. מספר תגובות מועילות יותר של אנזימים יכולות להתרחש גם בין הרכישה לשחרור קבוצת האציל על ידי CoA. לדוגמא, ניתן לשנות את מבנה קבוצת האציל במהלך הכריכה לקואנזים A - לדוגמא, ההמרה האנזימטית של חומצה פרופיונית לסוצינאציה. תרומה של חומצה פנטותנית כקואנזים A לחילוף חומרים של אמינו סינתזה אנזימטית של:
השפלה אנזימטית של:
- איזולאוצין, אוצין ו טריפטופן ל- acetyl-CoA.
- ולין למתילמלוניל- CoA
- Isoleucine כדי propionyl-CoA
- פנילאלנין, טירוזין, ליזין וטריפטופן לאצטואצטיל-קוא
- לאוצין ל- 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA
חומצה פנטותנית ממשיכה למלא תפקיד מרכזי ב
שינוי של הסלולר חלבונים. תגובות אצטיל ואצטילציה, בהתאמה, יכולות להשפיע מאוד על הפעילות, המבנה והלוקליזציה של חלבונים. השינוי הנפוץ ביותר הוא העברת קבוצת אצטיל על ידי CoA לקצה ה- N של שרשרת פפטיד, בדרך כלל אל מתיונין, אלנין או פונקציה אפשרית של אצטילציה זו, ההגנה על חלבונים תאיים מפני פירוק פרוטאוליטי נמצאת בדיון. אצטילכולין, חומצה פנטותנית חיוני להיווצרות טאורין ו 2-aminoethanesulfonic חומצה, בהתאמה. טאורין הוא מוצר קצה יציב בחילוף החומרים של גופרית-מֵכִיל חומצות אמינו ציסטאין ו מתיונין. התרכובת דמוית חומצת האמינו פועלת מחד כ- נוירוטרנסמיטר (חומר שליח) ומצד שני משמש לייצוב הנוזל לאזן בתאים. בנוסף, טאורין משתתף בתחזוקת ה- המערכת החיסונית ומונע דלקת.
קואנזים אצטיל A
עבור מטבוליזם ביניים, המשמעותי ביותר אסתר של קואנזים A מופעל חומצה אצטית, אצטיל- Coa. זהו התוצר הסופי של מטבוליזם פחמימות קטבוליות, שומן וחומצה אמינית או חלבון. Acetyl-CoA נוצר מ פחמימות, ניתן להכניס שומנים וחלבונים למחזור הציטראט על ידי העברת קבוצת האצטיל לאוקסאלואצטט על ידי סינתז ציטראט תלוי CoA ליצירת ציטראט, שם ניתן להשפל אותו לחלוטין פַּחמָן דו-חמצני ו מַיִם להפקת אנרגיה בצורה של ATP. נגזרת ה- CoA העיקרית במחזור הציטראט מופעלת חומצה סוקצנית, succinyl-CoA. הוא נוצר מאלפא-קטוגלוטרט כתוצאה מתגובת דקארבוקסילציה על ידי דה-הידרוגנאז תלוי-אלפא-קטוגלוטרט. על ידי פעולה של אנזים אחר שתלוי ב- CoA, התגובה של succinyl-CoA עם גליצין מובילה להיווצרות של חומצה דלתא-אמינולווילינית. האחרון הוא מבשר טבעת הקורין ב B12 ויטמין ואת טבעת הפורפירין בציטוכרומים וכן בחלבוני המם, כגון המוגלובין. ב חומצה פנטותנית מחסור ב, אנמיה (אנמיה) מתרחשת בניסויים בבעלי חיים עקב הגירעון של המוגלוביןבנוסף לתהליכים מטבוליים קטבוליים, אצטיל-CoA מעורב בסינתזים הבאים:
- חומצות שומן, טריגליצרידים, ו פוספוליפידים.
- גופי קטון - אצטואצטט, אצטון וחומצה בטא-הידרוקסיבוטירית.
- סטרואידים, כגון כולסטרול, חומצות מרה, ארגוסטרול - מבשר ארגוקליציפרול וויטמין D2, בהתאמה, יותרת הכליה ומין הורמונים.
- כל הרכיבים המורכבים מיחידות איזופרנואידים, כמו יוביקווינון וקואנזים Q, בהתאמה, עם שרשרת צד איזופרנואידית ליפופילית - חומצה מבואלית היא מבשר האיזופרנואיד ונוצרת על ידי עיבוי של שלוש מולקולות אצטיל-CoA.
- Heme - קומפלקס פורפירין המכיל ברזל שנמצא כקבוצה תותבת בחלבונים המכונים ציטוכרומים; המופרוטאינים נגזרים עיקריים כוללים המוגלובין (פיגמנט דם), מיוגלובין והציטוכרומים של שרשרת הנשימה המיטוכונדריאלית ומערכות משפילות סמים - P450
- אצטילכולין, אחד המשדרים העצביים החשובים ביותר ב מוֹחַ - למשל, זה מתווך את העברת עירור בין עצב לשריר על לוח הקצה הנוירו-שרירי והעברה מהראשון לשני של שני תאי העצב המחוברים בסדרה באוטונומית. מערכת העצביםכלומר, גם במערכת העצבים הסימפתטית וגם בפאראסימפתטית
- היווצרות סוכרים של מרכיבים חשובים של גליקופרוטאינים וגליקוליפידים, כגון N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine ו- N-acetylneuroamic acid - גליקופרוטאינים משמשים, למשל, כמרכיבים מבניים של ממברנות התאים, של ריר (ריר) של ריריות שונות, של הורמונים כגון תירוטרופין, של אימונוגלובולינים ואינטרפרונים, ולאינטראקציה של תאים באמצעות חלבוני קרום; גליקוליפידים מעורבים גם בבניית קרומי התא
יתר על כן, אצטיל-CoA מגיב עם תרופות, כמו סולפונמיד, אשר חייב להיות acetylated עבור הפרשתם ב כבד. לפיכך, אצטיל-CoA תורם ל דטוקסיפיקציה of תרופות.אצטילציה של פפטיד הורמונים במהלך המחשוף שלהם מבשר הפוליפפטיד משפיע על פעילותם בדרכים שונות. לדוגמה, אפינפרין מעוכב בפעילותו כתוצאה מהעברה של קבוצת אצטיל לקצה הטרמינלי של שרשרת הפפטיד, ואילו הורמון- MHS ממריץ מלנוציטים מופעל על ידי אצטילציה. דוגמאות לאנזימים מתווכים התלויים ב- CoA. מטבוליזם המעורב בהיווצרות והשפלה של אצטיל-CoA:
- פירובט דהידרוגנאז - בעקבות גליקוליזה (גלוקוז פירוק), קומפלקס אנזים זה מוביל לדקרבוקסילציה חמצונית של פירובט לאצטיל-CoA.
- Acetyl-CoA קרבוקסילאז - המרה של אצטיל-CoA למלוניל-CoA לסינתזת חומצות שומן.
- Acyl-CoA dehydrogenase, t-enol-CoA hydratase, beta-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase, thiolase - השפלה של חומצות שומן רוויות במסגרת חמצון בטא לאצטיל-CoA; בחמצון בטא, שני אטומי פחמן תמיד מפוצלים מחומצת שומן ברצף בצורה של אצטיל-CoA - למשל, השפלה של חומצה פלמיטית רוויה - C16: 0 - נוצרות שמונה מולקולות של אצטיל-CoA
- Thioloase, 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase - HMG reductase - האנזים לשעבר מוביל להמרה של אצטיל-CoA ל- 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA, שיכול להמשיך להגיב ליצירת גופי קטון; HMG רדוקטאז מפחית את HMG-CoA ל mevalonate לסינתזה של סטרואידים השייכים שומנים, כמו כולסטרול.
אנזיל קואנזים A.
Acyl-CoA הוא השם לשאריות חומצות שומן מופעלות. מאז שומני חומצות אינרטיים יחסית, עליהם להיות מופעלים תחילה על ידי CoA לפני שהם יכולים לעבור תגובות. האנזים החיוני להפעלה הוא acyl-CoA synthetase, הידוע גם בשם thiokinase, שהוא אנזים תלוי ב- CoA. Thiokinase מוביל להיווצרות של acyl adenylate על ידי תוספת של ATP לקבוצת carboxyl של חומצת השומן עם מחשוף של שניים פוספט שאריות מה- ATP. בתהליך זה, אדנוזין טריפוספט ממיר לאדנוזין מונופוספט - AMP. לאחר מכן, ה- AMP נקטע מהאציל אדנילאט והאנרגיה המשתחררת בתהליך זה משמשת לביסטרולציה של חלק האציל עם קואנזים A. שלב זה מזרז גם על ידי תיאוקינאז. חומצות מסוגלים לתגובות, כגון חמצון בטא, רק בצורה של תרכובת עשירה באנרגיה עם CoA. עבור חמצון בטא - השפלה של שומן רווי חומצות - יש להעביר את ה- acyl-CoA למטריקס המיטוכונדריה. חומצות שומן ארוכות שרשרת יכולות לחצות את קרום המיטוכונדריה הפנימי רק בעזרת מולקולת התחבורה L- קרניטין. CoA מעביר את קבוצת האציל לקרניטין, המעביר את שאריות חומצות השומן למטריקס המיטוכונדריה. שם, קבוצת האציל קשורה לקואנזים A, כך שאציל- CoA קיים שוב. במטריקס המיטוכונדריה מתחילה חמצון הבטא בפועל. זה קורה בשלבים ברצף חוזר של ארבע תגובות בודדות. התוצרים של רצף יחיד של ארבע התגובות האישיות כוללות מולקולת חומצות שומן שהיא שתיים פַּחמָן אטומים קצרים יותר בצורת acyl-CoA ושאריות אצטיל הקשורות לקואנזים A, המורכב משני אטומי C של חומצת השומן שהופצלו. חומצת השומן, שהיא שני אטומי C קטנים יותר, מוחזרת ל השלב הראשון של חמצון בטא ועובר קיצור מחודש. רצף תגובה זה חוזר על עצמו עד שנותרות בסוף שתי מולקולות אצטיל-CoA. אלה יכולים להיכנס למעגל הציטראט לצורך השפלה נוספת או לשמש לסינתזה של גופי קטון או חומצות שומן. בנוסף להעברת קבוצות אצטיל, יש חשיבות גם להעברת שאריות אציל על ידי קואנזים A. איילציות עם חומצת המיריסטית רווי חומצת C14 רווית מתרחשות לעיתים קרובות, כאשר שאריות האציל קשורות לשארית גליצין N- סופית של חלבון, כגון ציטוכרום רדוקטאז וחלבון קינאז. CoA גם מעביר את האציל מחומצה פלמיטית חומצת שומן C16 לסרין או ציסטאין שאריות של חלבונים, כגון ברזל טרנספרין קולטן, אינסולין קולטן, וגליקופרוטאינים ממברניים של תאים המערכת החיסוניתככל הנראה, אצילציות אלה משמשות לאפשר לחלבון להיקשר לביו-ממברנות. יתר על כן, נדון כי העברת קבוצות אציל משפיעה על יכולתו של החלבון להשתתף בצעדים רגולטוריים של העברת אותות.
4 - Phosphopantetheine כקואנזים של סינתז של חומצות שומן
בנוסף לחשיבותו כאבן בניין של קואנזים A, לחומצה פנטותנית בצורת פוספופנטאין יש תפקיד חשוב כקבוצה תותבת של חלבון נשא האציל (ACP) של סינתז של חומצות שומן. חומצה שומנית סינטז מייצגת חלבון רב-תכליתי המחולק לקטעים מרחביים שונים על ידי קיפול. לכל אחד מהסעיפים הללו יש אחד מכלל שבע פעילויות אנזימטיות. אחד הסעיפים הללו מורכב מחלבון הנושא של האציל, המכיל קבוצת SH היקפית הנוצרת על ידי שאריות ציסטייניל וקבוצת SH מרכזית. 4 - Phosphopantetheine יוצר את קבוצת SH המרכזית על ידי קשירה קוולנטית שלה פוספט קבוצה לשאריות הסרין של ה- ACP. הביוסינתזה של חומצות שומן רוויות מתנהלת ברצף מחזורי מסודר, כאשר חומצת השומן לסינתזה מוצעת בתור לחלקי האנזים הבודדים בסינתזה של חומצות שומן. במהלך הסינתזה, לקבוצת SH הטרמינלית של 4-פוספופנטאין יש תפקיד של קבלת שאריות המלוניל שיילקחו במהלך כל טיפול. בנוסף, הוא משמש כמוביל לחומצת השומן הגדלה. קואנזים A מעורב גם ביצירת חומצות שומן ושילובם, למשל, בספינגוליפידים או פוספוליפידים [4, 10. Sphingolipids הם אבני בניין של מיאלין (נדן המיאלין של נוירון, כלומר, א תא עצב) ולכן הם חשובים להעברת אות עצבים. פוספוליפידים שייכים למשפחת השומנים הממברנתיים ומהווים את המרכיב העיקרי של שכבת הדו-שכבת השומנית של ביו-ממברנה. לתחילת הביוסינתזה של חומצות שומן, CoA מעביר קבוצת אצטיל לקבוצת SH אנזימטית וכן שאריות מלוניל לאנזים הקשור 4 phosphopantetheine של חומצת שומן synthase. עיבוי מתרחש בין הרדיקלים אצטיל ומלוניל, מה שמוביל להיווצרות בטא-קטואצילטיאואסטר עם חיסול of פחמן דו חמצני. הפחתה, חיסול of מַיִם, וירידה נוספת גורמת לאצטיליאטיוסטר רווי. בכל מחזור מחזורי, שרשרת חומצות השומן מאריכה בשני אטומי פחמן. כדי לסנתז שומה אחת של חומצת שומן C16 או C18, נדרשת שומה אחת של אצטיל-CoA או שמונה שומות של malonyl-CoA כספקים של יחידות C2 נוספות.
