Mellomliggende metabolisme
Pantothensyre, i form av koenzym A, er involvert i mangfoldige reaksjoner i mellomliggende metabolisme. Dette inkluderer energi, karbohydrat, fett og aminosyre metabolisme. Det er preget av metabolske veier som forekommer ved grensesnittene mellom anabole og katabolske metabolisme. anabole - oppbyggingsprosesser inkluderer enzymatisk syntese av store molekylcellekomponenter, som f.eks karbohydrater, proteiner og fett, fra mindre molekyler ved hjelp av ATP. Katabolske - nedbrytende - reaksjoner er preget av oksidativ nedbrytning av stort næringsstoff molekyler, Eksempel karbohydrater, fett og proteiner, til mindre enklere molekyler, slik som pentoser eller heksoser, fettsyrer, aminosyrer, karbon dioksid, og Vann. Assosiert med katabolisme er frigjøring av energi i form av ATP. Den viktigste funksjonen til koenzym A er å overføre acylgrupper. I denne prosessen etablerer CoA på den ene siden en forbindelse til acylresten som skal overføres, og på den annen side forbindelser til viktige enzymer av mellomliggende metabolisme. På denne måten både acylgruppene og enzymer aktiveres, slik at de kan gjennomgå visse kjemiske reaksjoner i kroppen i tilstrekkelig hastighet. Uten koenzym A ville bindingspartnerne vært mye mer reaktive. Aksylgruppeoverføring med koenzym A fortsetter som følger. I et første trinn overtar koenzym A, løst bundet til et apoenzym - proteindel av et enzym - en acylgruppe fra en passende giver, som f.eks. pyruvat, alkan eller fettsyrer. Bindingen mellom CoA og acyl skjer mellom SH-gruppen (tiolgruppen) i cysteaminresten i koenzym A-molekylet og karboksylgruppen (COOH) i acylen. Denne bindingen kalles en tioesterbinding. Den har veldig høy energi og har et høyt gruppeoverføringspotensial. Kjente tioesterbindinger er for eksempel acetyl-, propionyl- og malonyl-CoA så vel som fettsyren-CoA-tioesteren. Til slutt representerer SH-gruppen av koenzym A sin reaktive gruppe, og det er derfor koenzym A ofte forkortes som CoA I et andre trinn splittes koenzym A fra ett apoenzym i forbindelse med acylresten som acyl-CoA og overføres til et annet apoenzym. I et siste trinn overfører enzymbundet CoA acylgruppen til en passende akseptor, slik som til oksaloacetat eller til fettsyresyntase. Flere flere enzymkatalyserte reaksjoner kan også forekomme mellom anskaffelse og frigjøring av acylgruppen ved CoA. For eksempel kan strukturen til acylgruppen endres under binding til koenzym A - for eksempel enzymatisk omdannelse av propionsyre til succinat. Bidrag av pantotensyre som koenzym A til aminosyremetabolisme Enzymatisk syntese av:
Enzymatisk nedbrytning av:
- Isoleucin, leucine og tryptofan til acetyl-CoA.
- Valin til metylmalonyl-CoA
- Isoleucin til propionyl-CoA
- Fenylalanin, tyrosin, lysin og tryptofan til acetoacetyl-CoA
- Leucin til 3-hydroksy-3-metylglutaryl-CoA
Pantotensyre fortsetter å spille en sentral rolle i
Modifikasjon av mobilnettet proteiner. Acyl- og acetyleringsreaksjoner kan henholdsvis sterkt påvirke aktiviteten, strukturen og lokaliseringen av proteiner. Den vanligste modifikasjonen er overføringen av acetylgruppen med CoA til den N-terminale enden av en peptidkjede, vanligvis til metionin, alanine Som en mulig funksjon av denne acetyleringen er beskyttelsen av cellulære proteiner mot proteolytisk nedbrytning under diskusjon. acetylkolin, pantotensyre er viktig for dannelsen av taurin og henholdsvis 2-aminoetansulfonsyre. Taurin er et stabilt sluttprodukt i metabolismen av svovel-inneholder aminosyrer cystein og metionin. Den aminosyrelignende forbindelsen fungerer på den ene siden som en nevrotransmitter (messenger substans) og derimot tjener til å stabilisere væsken balansere i cellene. I tillegg, taurin deltar i vedlikeholdet av immunsystem og forhindrer betennelse.
Acetylkoenzym A
For middels metabolisme, den viktigste ester av koenzym A er aktivert eddiksyre, acetyl-CoA.Det er sluttproduktet av katabolsk karbohydrat, fett og aminosyre eller proteinmetabolisme. Acetyl-CoA dannet fra karbohydrater, fett og proteiner kan introduseres i sitratsyklusen ved overføring av acetylgruppen til oksaloacetat ved CoA-avhengig citratsyntase for å danne sitrat, hvor den kan nedbrytes helt til karbon dioksid og Vann for å gi energi i form av ATP. Det største CoA-derivatet i sitratsyklusen er aktivert ravsyre, succinyl-CoA. Det er dannet av alfa-ketoglutarat som et resultat av en dekarboksyleringsreaksjon av CoA-avhengig alfa-ketoglutarat dehydrogenase. Ved virkningen av et annet CoA-avhengig enzym fører reaksjonen av succinyl-CoA med glycin til dannelsen av delta-aminolevulinsyre. Sistnevnte er forløperen til corrinringen i vitamin B12 og porfyrinringen i cytokromer så vel som hemproteiner, slik som hemoglobin. i pantotensyre mangel, anemi (anemi) forekommer i dyreforsøk på grunn av underskudd på hemoglobinI tillegg til katabolske metabolske prosesser, er acetyl-CoA involvert i følgende synteser:
- Fettsyrer, triglyseriderog fosfolipider.
- Ketonlegemer - acetoacetat, aceton og beta-hydroksysmørsyre.
- Steroider, som f.eks kolesterol, gallesyrer, ergosterol - forløper for henholdsvis ergocalciferol og vitamin D2, binyre og kjønn hormoner.
- Alle komponenter sammensatt av isoprenoidenheter, som henholdsvis ubiquinon og koenzym Q, med lipofil isoprenoid-sidekjede - mevalonsyre er isoprenoidforløperen og dannes ved kondensering av tre acetyl-CoA-molekyler.
- Heme - et jernholdig porfyrinkompleks funnet som en protesegruppe i proteiner kjent som cytokromer; viktigste avledede hemoproteiner inkluderer hemoglobin (blodpigment), myoglobin og cytokromene i mitokondriale luftveiskjeder og legemiddelnedbrytende systemer - P450
- acetylkolin, en av de viktigste nevrotransmitterne i hjerne - for eksempel formidler det overføring av eksitasjon mellom nerve og muskler på nevromuskulær endeplate og overføring fra den første til den andre av de to nervecellene som er koblet i serie i det autonome nervesystemet, dvs. i både det sympatiske og parasympatiske nervesystemet
- Dannelse av sukker av viktige komponenter i glykoproteiner og glykolipider, slik som N-acetylglukosamin, N-acetylgalaktosamin og N-acetylneuroaminsyre - glykoproteiner tjener for eksempel som strukturelle komponenter i cellemembraner, av slim (slim) i forskjellige slimhinner, av hormoner som tyrotropin, av immunglobuliner og interferoner, og for celleinteraksjon gjennom membranproteiner; glykolipider er også involvert i konstruksjonen av cellemembraner
Videre reagerer acetyl-CoA med narkotika, Eksempel sulfonamider, som må acetyleres for utskillelse i leveren. Dermed bidrar acetyl-CoA til avgiftning of narkotikaAcetylering av peptid hormoner under spaltingen fra polypeptidforløperen påvirker deres aktivitet på forskjellige måter. For eksempel hemmes adrenalin i sin aktivitet som et resultat av overføringen av en acetylgruppe til den N-terminale enden av peptidkjeden, mens melanocyttstimulerende hormon-MHS aktiveres ved acetylering. Eksempler på CoA-avhengige enzymer av mellomledd metabolisme involvert i dannelse og nedbrytning av acetyl-CoA:
- Pyruvat dehydrogenase - etter glykolyse (glukose nedbrytning), fører dette enzymkomplekset til oksidativ dekarboksylering av pyruvat til acetyl-CoA.
- Acetyl-CoA-karboksylase - omdanning av acetyl-CoA til malonyl-CoA for fettsyresyntese.
- Acyl-CoA dehydrogenase, t-enol-CoA hydratase, beta-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase, tiolase - nedbrytning av mettede fettsyrer i rammen av beta-oksidasjon til acetyl-CoA; i beta-oksidasjon skilles alltid to karbonatomer fra en fettsyre i rekkefølge i form av acetyl-CoA - for eksempel blir nedbrytningen av mettet palmitinsyre - C16: 0 - åtte molekyler av acetyl-CoA dannet
- Tioloase, 3-hydroksy-3-metylglutaryl-CoA reduktase - HMG reduktase - det tidligere enzymet fører til omdannelse av acetyl-CoA til 3-hydroksy-3-metylglutaryl-CoA, som videre kan reagere for å danne ketonlegemer; HMG-reduktase reduserer HMG-CoA til mevalonat for syntesen av steroider som tilhører lipider, Eksempel kolesterol.
Acylkoenzym A
Acyl-CoA er navnet på en aktivert fettsyrerest siden fett syrer er relativt inerte, må de først aktiveres av CoA før de kan gjennomgå reaksjoner. Enzymet som er avgjørende for aktivering er acyl-CoA-syntetase, også kjent som tiokinase, som er et CoA-avhengig enzym. Tiokinase fører til dannelse av acyladenylat ved tilsetning av ATP til karboksylgruppen i fettsyren med spaltningen av to fosfat rester fra ATP. I denne prosessen, den adenosin trifosfat konverterer til adenosinmonofosfat - AMP. Deretter spaltes AMP fra acyladenylatet og energien som frigjøres i denne prosessen brukes til forestring av acyldelen med koenzym A. Dette trinnet katalyseres også av tiokinase. syrer er i stand til reaksjoner, slik som beta-oksidasjon, bare i form av den energirike forbindelsen med CoA. for beta-oksidasjon - nedbrytning av mettet fett syrer - acyl-CoA må transporteres inn i mitokondriell matrise. Langkjedede fettsyrer kan bare krysse den indre mitokondrielle membranen ved hjelp av transportmolekylet L-karnitin. CoA overfører acylgruppen til karnitin, som transporterer fettsyreresten til mitokondriell matrise. Der er acylgruppen bundet av koenzym A, slik at acyl-CoA igjen er til stede. I mitokondrie-matrisen begynner den faktiske beta-oksidasjonen. Det skjer trinnvis i en gjentatt sekvens av fire individuelle reaksjoner. Produktene fra en enkelt sekvens av de fire individuelle reaksjonene inkluderer et fettsyremolekyl som er to karbon atomer kortere i form av acyl-CoA og en acetylrest bundet til koenzym A, som er sammensatt av de to C-atomene i fettsyren som er delt av. Fettsyren, som er to C-atomer mindre, returneres til det første trinnet av beta-oksidasjon og gjennomgår en fornyet forkortelse. Denne reaksjonssekvensen gjentas til to acetyl-CoA-molekyler forblir på slutten. Disse kan gå inn i sitratsyklusen for videre nedbrytning eller brukes til syntese av ketonlegemer eller fettsyrer. I tillegg til overføring av acetylgrupper er overføring av acylrester av koenzym A også viktig. Acyleringer med den mettede C14-fettsyremyristinsyren forekommer ofte, idet acylresten er bundet til en N-terminal glycinrest av et protein, slik som cytokromreduktase og proteinkinase. CoA overfører også acyl fra C16 fettsyre palmitinsyre til en serin eller cystein rester av proteiner, slik som jern transferrin reseptor, den insulin reseptor og membran glykoproteiner av celler i immunsystemAntagelig tjener disse acyleringene for å tillate proteinet å binde seg til biomembraner. Videre blir det diskutert at acylgruppeoverføring påvirker proteinets evne til å delta i regulatoriske trinn for signaltransduksjon.
4-fosfopantetin som et koenzym av fettsyresyntase
I tillegg til dens betydning som byggestein for koenzym A, har pantotensyre i form av fosfopantetin en viktig funksjon som en protesegruppe av acylbærerproteinet (ACP) av fettsyresyntase. Fettsyresyntase representerer et multifunksjonelt protein som er delt inn i forskjellige romlige seksjoner ved bretting. Hver av disse seksjonene har en av totalt syv enzymatiske aktiviteter. En av disse seksjonene består av acylbærerproteinet, som inneholder en perifer SH-gruppe dannet av en cysteinylrest og en sentral SH-gruppe. 4́-fosfopantetin danner den sentrale SH-gruppen ved å være kovalent bundet til dens fosfat gruppe til serinresten av ACP. Under syntesen har den terminale SH-gruppen av 4́-fosfopantetin rollen som akseptor for at malonylresten skal tas opp under hver håndtering. I tillegg fungerer den som en bærer for den voksende fettsyren. Koenzym A er også involvert i dannelsen av fettsyrer og deres innlemmelse i for eksempel sfingolipider eller fosfolipider [4, 10. Sfingolipider er byggesteiner av myelin (myelin skjede av et nevron, dvs. en nervecelle) og er dermed viktig for nervesignaltransduksjon. Fosfolipider tilhører membranlipidfamilien og danner hovedkomponenten i lipid-dobbeltlaget i et biomembran. For begynnelsen av fettsyrebiosyntesen overfører CoA en acetylgruppe til en enzymatisk SH-gruppe så vel som en malonylrest til den enzymbundne 4́- fosfopanthein av fettsyresyntase. Kondensering skjer mellom acetyl- og malonylradikalene, noe som fører til dannelsen av en beta-ketoacyltioester med eliminering of karbondioksid. En reduksjon, eliminering of Vannog en annen reduksjon resulterer i en mettet acyltioester. Med hver sykliske syklus forlenges fettsyrekjeden med to karbonatomer. For å syntetisere en mol C16- eller C18-fettsyre kreves en mol acetyl-CoA som startpakke og syv eller åtte mol malonyl-CoA som leverandører av ytterligere C2-enheter.
