Intermediárny metabolizmus
Kyselina pantoténová, vo forme koenzýmu A, sa podieľa na mnohopočetných reakciách v medziprodukčnom metabolizme. Patria sem metabolizmus energie, uhľohydrátov, tukov a aminokyselín. Vyznačuje sa metabolickými cestami vyskytujúcimi sa na rozhraní anabolického a katabolického metabolizmu. anabolické - hromadiace sa - procesy zahŕňajú enzymatickú syntézu veľkomolekulových bunkových zložiek, ako napr sacharidy, proteíny a tuky, z menších molekuly pomocou ATP. Katabolické - degradačné - reakcie sa vyznačujú oxidačným rozkladom veľkej živiny molekuly, Ako sú sacharidy, tuky a proteíny, na menšie jednoduchšie molekuly, ako sú pentózy alebo hexózy, mastné kyseliny, aminokyseliny, uhlík oxid uhličitý a voda. S katabolizmom je spojené uvoľňovanie energie vo forme ATP. Základnou funkciou koenzýmu A je prenos acylových skupín. V tomto procese CoA ustanovuje na jednej strane spojenie s acylovým zvyškom, ktorý sa má preniesť, a na druhej strane spojenie s dôležitými enzýmy sprostredkovaného metabolizmu. Týmto spôsobom ako acylové skupiny, tak aj enzýmy sú aktivované, čo im umožňuje podstúpiť určité chemické reakcie v tele dostatočnou rýchlosťou. Bez koenzýmu A by boli väzboví partneri oveľa reaktívnejší. Prenos acylových skupín koenzýmom A prebieha nasledovne. V prvom kroku koenzým A, voľne viazaný na apoenzým - bielkovinová časť enzýmu - preberá acylovú skupinu od vhodného darcu, ako je napr. pyruvát, alkán alebo mastné kyseliny. Väzba medzi CoA a acylom nastáva medzi SH skupinou (tiolovou skupinou) cysteamínového zvyšku molekuly koenzýmu A a karboxylovou skupinou (COOH) acylu. Táto väzba sa nazýva tioesterová väzba. Má veľmi vysoký obsah energie a má vysoký potenciál skupinového prenosu. Známe tioesterové väzby sú napríklad acetyl-, propionyl- a malonyl-CoA, ako aj tioester CoA-mastných kyselín. Nakoniec skupina SH koenzýmu A predstavuje jeho reaktívnu skupinu, a preto sa koenzým A často označuje ako CoA. -SH. V druhom kroku sa koenzým A štiepi z jedného apoenzýmu v súvislosti s acylovým zvyškom ako acyl-CoA a prenáša sa na ďalší apoenzým. V poslednom kroku enzýmom viazaný CoA prenáša acylovú skupinu na vhodný akceptor, napríklad na oxaloacetát alebo na syntázu mastných kyselín. Medzi získaním a uvoľnením acylovej skupiny pomocou CoA môže tiež dôjsť k niekoľkým reakciám katalyzovaným enzýmom. Štruktúra acylovej skupiny sa napríklad môže zmeniť počas väzby na koenzým A - napríklad enzymatická premena kyseliny propiónovej na sukcinát. Príspevok kyseliny pantoténovej ako koenzýmu A k metabolizmu aminokyselín Enzymatická syntéza:
Enzymatická degradácia:
- Izoleucín, leucín a tryptofán na acetyl-CoA.
- Valín na metylmalonyl-CoA
- Izoleucín na propionyl-CoA
- Fenylalanín, tyrozín, lyzín a tryptofán na acetoacetyl-CoA
- Leucín až 3-hydroxy-3-metylglutaryl-CoA
Kyselina pantoténová naďalej hrá ústrednú úlohu v
Modifikácia bunkovej proteíny. Acylové a acetylačné reakcie môžu silne ovplyvniť aktivitu, štruktúru a lokalizáciu proteínov. Najbežnejšou modifikáciou je prenos acetylovej skupiny CoA na N-terminálny koniec peptidového reťazca, zvyčajne na metionín, alanín alebo serín. Ako možná funkcia tejto acetylácie sa diskutuje o ochrane bunkových proteínov pred proteolytickou degradáciou. acetylcholín, kyselina pantoténová je nevyhnutný pre vznik taurín a kyselina 2-aminoetánsulfónová. Taurín je stabilný konečný produkt v metabolizme síra-obsahujúce aminokyseliny cysteín a metionín. Aminokyselinová zlúčenina pôsobí na jednej strane ako a neurotransmiter (látka posla) a na druhej strane slúži na stabilizáciu kvapaliny vyvážiť v bunkách. Navyše, taurín podieľa sa na údržbe imunitný systém a predchádza zápalu.
Acetyl koenzým A
Pre stredný metabolizmus najvýznamnejší ester koenzýmu A je aktivovaný octová kyselina, acetyl-CoA. Je to konečný produkt katabolického metabolizmu uhľohydrátov, tukov a aminokyselín alebo bielkovín. Acetyl-CoA vytvorený z sacharidy, tuky a bielkoviny je možné zavádzať do citrátového cyklu prenosom acetylovej skupiny na oxaloacetát pomocou CoA-závislej citrátsyntázy za vzniku citrátu, kde sa môže úplne degradovať na uhlík oxid a voda na získanie energie vo forme ATP. Hlavným derivátom CoA v citrátovom cykle je aktivovaná kyselina jantárová, sukcinyl-CoA. Je tvorený z alfa-ketoglutarátu v dôsledku dekarboxylačnej reakcie pomocou CoA-závislej alfa-ketoglutarát dehydrogenázy. Pôsobením iného enzýmu závislého od CoA vedie reakcia sukcinyl-CoA s glycínom k tvorbe kyseliny delta-aminolevulínovej. Posledný z nich je predchodcom corrinového kruhu v vitamín B12 a porfyrínový kruh v cytochrómoch, ako aj v hemových proteínoch, ako sú napr hemoglobín, v kyselina pantoténová deficit, anémia (anémia) sa vyskytuje pri pokusoch na zvieratách z dôvodu deficitu hemoglobínOkrem katabolických metabolických procesov je acetyl-CoA zapojený do nasledujúcich syntéz:
- Mastné kyseliny, triglyceridya fosfolipidy.
- Ketónové telieska - acetoacetát, acetón a kyselinu beta-hydroxymaslovú.
- Steroidy, ako napr cholesterolu, žlčové kyseliny, ergosterol - prekurzor ergokalciferolu a vitamínu D2, v danom poradí, nadobličiek a pohlavia hormóny.
- Všetky zložky zložené z izoprenoidových jednotiek, ako je napríklad ubichinón a koenzým Q, s lipofilným izoprenoidovým bočným reťazcom - kyselina mevalónová je prekurzorom izoprenoidu a je tvorená kondenzáciou troch molekúl acetyl-CoA.
- Hém - komplex porfyrínu obsahujúci železo, ktorý sa nachádza ako protetická skupina v proteínoch známych ako cytochrómy; hlavné odvodené hemoproteíny zahŕňajú hemoglobín (krvný pigment), myoglobín a cytochrómy mitochondriálneho dýchacieho reťazca a systémy degradujúce lieky - P450
- Acetylcholín, jeden z najdôležitejších neurotransmiterov v mozog - napríklad sprostredkováva prenos excitácie medzi nervom a svalom na nervovosvalovej koncovej doske a prenos z prvej do druhej z dvoch nervových buniek zapojených do série v autonómnej nervový systémtj v sympatickom aj parasympatickom nervovom systéme
- Tvorba cukrov dôležitých zložiek glykoproteínov a glykolipidov, ako je N-acetylglukozamín, N-acetylgalaktozamín a kyselina N-acetylneurámová - glykoproteíny slúžia napríklad ako štruktúrne zložky bunkových membrán, hlienu (hlienu) rôznych slizníc, z hormóny ako tyreotropín, imunoglobulíny a interferóny a na bunkovú interakciu prostredníctvom membránových proteínov; glykolipidy sa tiež podieľajú na stavbe bunkových membrán
Ďalej acetyl-CoA reaguje s drogy, Ako sú sulfónamidy, ktoré musia byť acetylované pre ich vylučovanie v pečeň. Acetyl-CoA teda prispieva k detoxikácia of drogy. Acetylácia peptidu hormóny počas ich štiepenia z polypeptidového prekurzora ovplyvňuje ich aktivitu rôznymi spôsobmi. Napríklad adrenalín je inhibovaný vo svojej aktivite v dôsledku prenosu acetylovej skupiny na N-terminálny koniec peptidového reťazca, zatiaľ čo melanocyt stimulujúci hormón-MHS je aktivovaný acetyláciou. Príklady medziproduktov závislých od CoA metabolizmus podieľajúci sa na tvorbe a odbúravaní acetyl-CoA:
- Pyruvát dehydrogenáza - po glykolýze (glukóza tento enzýmový komplex vedie k oxidačnej dekarboxylácii pyruvátu na acetyl-CoA.
- Acetyl-CoA karboxyláza - premena acetyl-CoA na malonyl-CoA pre syntézu mastných kyselín.
- Acyl-CoA dehydrogenáza, t-enol-CoA hydratáza, beta-hydroxyacyl-CoA dehydrogenáza, tioláza - degradácia nasýtených mastných kyselín v rámci beta-oxidácie na acetyl-CoA; pri beta-oxidácii sa z mastnej kyseliny vždy postupne odštiepia dva atómy uhlíka vo forme acetyl-CoA - napríklad degradácia nasýtenej kyseliny palmitovej - C16: 0 - vytvorí sa osem molekúl acetyl-CoA
- Tioloáza, 3-hydroxy-3-metylglutaryl-CoA reduktáza - HMG reduktáza - pôvodný enzým vedie k premene acetyl-CoA na 3-hydroxy-3-metylglutaryl-CoA, ktorý môže ďalej reagovať za vzniku ketónových teliesok; HMG reduktáza redukuje HMG-CoA na mevalonát pre syntézu steroidov patriacich do skupiny lipidy, Ako sú cholesterolu.
Acyl koenzým A
Acyl-CoA je názov pre aktivovaný zvyšok mastnej kyseliny. Pretože mastný kyseliny sú relatívne inertné, musia sa predtým, ako môžu podstúpiť reakcie, najskôr aktivovať pomocou CoA. Enzýmom rozhodujúcim pre aktiváciu je acyl-CoA syntetáza, známa tiež ako tiokináza, ktorá je enzýmom závislým od CoA. Tiokináza vedie k tvorbe acyladenylátu pridaním ATP ku karboxylovej skupine mastnej kyseliny štiepením dvoch fosfát zvyšky z ATP. V tomto procese adenozín trifosfát sa prevádza na adenozínmonofosfát - AMP. Následne sa AMP odštiepi od acyladenylátu a energia uvoľnená v tomto procese sa použije na esterifikáciu acylového zvyšku koenzýmom A. Tento krok je tiež katalyzovaný tiokinázou. kyseliny sú schopné reakcií, ako je beta-oxidácia, iba vo forme energeticky bohatej zlúčeniny s CoA. Pre beta-oxidáciu - odbúravanie nasýtených mastných kyselín kyseliny - acyl-CoA musí byť transportovaný do mitochondriálnej matrice. Mastné kyseliny s dlhým reťazcom môžu prechádzať vnútornou mitochondriálnou membránou iba pomocou transportnej molekuly L-karnitínu. CoA prenáša acylovú skupinu na karnitín, ktorý transportuje zvyšok mastnej kyseliny do mitochondriálnej matrice. Tam je acylová skupina viazaná koenzýmom A, takže je opäť prítomný acyl-CoA. V mitochondriálnej matrici začína skutočná beta oxidácia. Vyskytuje sa postupne v opakujúcej sa sekvencii štyroch jednotlivých reakcií. Produkty jednej sekvencie štyroch samostatných reakcií zahŕňajú molekulu mastnej kyseliny, ktorá je dve uhlík atómy kratšie vo forme acyl-CoA a acetylového zvyšku naviazaného na koenzým A, ktorý sa skladá z dvoch atómov C mastnej kyseliny, ktoré sa štiepia. Mastná kyselina, ktorá je o dva atómy C menšia, sa vracia do prvý krok beta-oxidácie a podlieha obnovenému skráteniu. Táto reakčná sekvencia sa opakuje, až kým na konci nezostanú dve molekuly acetyl-CoA. Môžu vstúpiť do citrátového cyklu na ďalšiu degradáciu alebo sa môžu použiť na syntézu ketónových teliesok alebo mastných kyselín. Okrem prenosu acetylových skupín je dôležitý aj prenos acylových zvyškov koenzýmom A. Často sa vyskytujú acylácie s nasýtenou C14 mastnou kyselinou kyselinou myristovou, pričom acylový zvyšok je naviazaný na N-koncový glycínový zvyšok proteínu, ako je cytochrómreduktáza a proteínkináza. CoA tiež prenáša acyl z C16 mastnej kyseliny palmitovej na serín alebo cysteín zvyšky bielkovín, ako napr železo transferín receptor, inzulín receptor a membránové glykoproteíny buniek imunitný systémPravdepodobne tieto acylácie slúžia na to, aby umožnili proteínu naviazať sa na biomembrány. Ďalej sa diskutuje o tom, že prenos acylových skupín ovplyvňuje schopnosť proteínu zúčastňovať sa na regulačných krokoch signálnej transdukcie.
4-fosfopantetheín ako koenzým syntázy mastných kyselín
Okrem toho, že je dôležitá ako stavebná jednotka koenzýmu A, má kyselina pantoténová vo forme fosfopantetínu dôležitú funkciu ako protetická skupina proteínu acylového nosiča (ACP) syntázy mastných kyselín. Syntáza mastných kyselín predstavuje multifunkčný proteín, ktorý je skladaním rozdelený na rôzne priestorové časti. Každá z týchto častí má jednu z celkovo siedmich enzymatických aktivít. Jedna z týchto častí pozostáva z proteínu acylového nosiča, ktorý obsahuje periférnu SH skupinu tvorenú cysteinylovým zvyškom a centrálnu SH skupinu. 4́-fosfopantetheín tvorí centrálnu skupinu SH tým, že je kovalentne naviazaný na svoju skupinu fosfát Skupina k serínovému zvyšku ACP. Biosyntéza nasýtených mastných kyselín prebieha v usporiadanej cyklickej sekvencii, pričom mastná kyselina, ktorá sa má syntetizovať, sa postupne ponúka jednotlivým enzýmovým sekciám syntázy mastných kyselín. Počas syntézy má terminálna skupina SH 4-fosfopantetheínu úlohu akceptora pre malonylový zvyšok, ktorý sa má absorbovať pri každej manipulácii. Okrem toho slúži ako nosič pre rastúcu mastnú kyselinu. Koenzým A sa tiež podieľa na tvorbe mastných kyselín a ich zabudovaní napríklad do sfingolipidov alebo fosfolipidy [4, 10. Sfingolipidy sú stavebnými blokmi myelínu (myelínový obal neurónu, tj nervová bunka), a sú preto dôležité pre prenos nervového signálu. fosfolipidy patria do rodiny lipidových membrán a tvoria hlavnú zložku lipidovej dvojvrstvy biomembrány. Na zahájenie biosyntézy mastných kyselín CoA prenáša acetylovú skupinu na enzymatickú skupinu SH, ako aj malonylový zvyšok na enzým naviazaný na 4— fosfopantetheín syntázy mastných kyselín. Medzi acetylovými a malonylovými radikálmi dochádza ku kondenzácii, ktorá vedie k tvorbe beta-ketoacyltioesteru eliminácia of oxid uhličitý. Zníženie, eliminácia of vodaa ďalšia redukcia vedie k nasýtenému acyltioesteru. S každým cyklickým cyklom sa reťazec mastných kyselín predlžuje o dva atómy uhlíka. Na syntézu jedného molu mastnej kyseliny C16 alebo C18 je potrebný jeden mol acetyl-CoA ako štartéra a sedem alebo osem molov malonyl-CoA ako dodávatelia ďalších jednotiek C2.
