Acid pantotenic (vitamina B5): Funcții

Metabolism intermediar

Acid pantotenic, sub forma coenzimei A, este implicată în reacții multiple în metabolismul intermediar. Aceasta include metabolismul energetic, al carbohidraților, al grăsimilor și al aminoacizilor. Se caracterizează prin căile metabolice care apar la interfețele metabolismului anabolic și catabolic. procesele anabolice - de acumulare - includ sinteza enzimatică a componentelor celulelor cu molecule mari, cum ar fi carbohidrati, proteine și grăsimi, de la mai mici molecule cu ajutorul ATP. Reacțiile catabolice - degradative - se caracterizează prin descompunerea oxidativă a unui nutrient mare molecule, Cum ar fi carbohidrati, grăsimi și proteine, la mai mic mai simplu molecule, cum ar fi pentozele sau hexozele, acizi grași, aminoacizi, carbon dioxid și de apă. Asociat cu catabolismul este eliberarea de energie sub formă de ATP. Funcția esențială a coenzimei A este de a transfera grupări acil. În acest proces, CoA stabilește, pe de o parte, o conexiune la reziduul de acil care urmează să fie transferat și, pe de altă parte, conexiuni la importante enzime a metabolismului intermediar. În acest fel, atât grupările acil, cât și grupul enzime sunt activate, permițându-le să sufere anumite reacții chimice în organism la o viteză suficientă. Fără coenzima A, partenerii de legare ar fi mult mai reactivi. Transferul grupului acil prin coenzima A se desfășoară după cum urmează. Într-un prim pas, coenzima A, legată slab de o apoenzimă - porțiune proteică a unei enzime - preia o grupare acil de la un donator adecvat, cum ar fi piruvat, alcan sau acizi grași. Legătura dintre CoA și acil are loc între grupul SH (gruparea tiol) a reziduului de cisteamină al moleculei de coenzimă A și gruparea carboxil (COOH) a acilului. Această legătură se numește legătură tioester. Este foarte ridicat în energie și are un potențial ridicat de transfer de grup. Legăturile tioester cunoscute sunt, de exemplu, acetil-, propionil- și malonil-CoA, precum și tioesterul cu acizi grași-CoA. În cele din urmă, grupul SH al coenzimei A reprezintă grupul său reactiv, motiv pentru care coenzima A este adesea prescurtată ca CoA -SH. În a doua etapă, coenzima A se desparte de o apoenzimă în legătură cu reziduul de acil sub formă de acil-CoA și se transferă într-o altă apoenzimă. Într-o etapă finală, CoA legat de enzime transferă gruparea acil la un acceptor adecvat, cum ar fi la oxaloacetat sau la acidul gras sintetază. Pot apărea, de asemenea, mai multe reacții mai catalizate de enzime între achiziția și eliberarea grupării acil de către CoA. De exemplu, structura grupării acil poate fi modificată în timpul legării la coenzima A-de exemplu, conversia enzimatică a acidului propionic în succinat. Contribuția acidului pantotenic ca coenzima A la metabolismul aminoacizilor Sinteza enzimatică a:

Degradare enzimatică a:

  • Izoleucină, leucina și triptofan la acetil-CoA.
  • Valină la metilmalonil-CoA
  • Izoleucina la propionil-CoA
  • Fenilalanină, tirozină, lizină și triptofan la acetoacetil-CoA
  • Leucina la 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA

Acidul pantotenic continuă să joace un rol central în

Modificarea celulelor proteine. Reacțiile de acil și respectiv de acetilare pot influența puternic activitatea, structura și localizarea proteinelor. Cea mai comună modificare este transferul grupării acetil de către CoA către capătul N-terminal al unui lanț peptidic, de obicei către metionină, alanină Ca o posibilă funcție a acestei acetilări, protecția proteinelor celulare împotriva degradării proteolitice este în discuție. acetilcolină, acid pantotenic este esențială pentru formarea taurină și respectiv acid 2-aminoetanezulfonic. Taurină este un produs final stabil în metabolismul sulf-conținând aminoacizi cisteină și metionină. Compusul asemănător aminoacizilor acționează pe de o parte ca un neurotransmițător (substanță mesager) și, pe de altă parte, servește la stabilizarea fluidului echilibra în celule. În plus, taurină participă la menținerea sistemului imunitar și previne inflamația.

Acetil coenzima A

Pentru metabolismul intermediar, cel mai semnificativ ester de coenzima A este activată acid acetic, acetil-CoA. Este produsul final al metabolismului carbohidraților, grăsimilor și aminoacizilor sau proteinelor catabolice. Acetil-CoA format din carbohidrati, grăsimile și proteinele pot fi introduse în ciclul citratului prin transferul grupării acetil în oxaloacetat de citrat sintază dependentă de CoA pentru a forma citrat, unde poate fi complet degradat până la carbon dioxid și de apă pentru a produce energie sub formă de ATP. Principalul derivat al CoA din ciclul citratului este acidul succinic activat, succinil-CoA. Se formează din alfa-cetoglutarat ca urmare a unei reacții de decarboxilare de către alfa-cetoglutaratul dehidrogenază dependent de CoA. Prin acțiunea unei alte enzime dependente de CoA, reacția succinil-CoA cu glicina duce la formarea acidului delta-aminolevulinic. Acesta din urmă este precursorul inelului corin vitamina B12 și inelul porfirină din citocromi, precum și proteinele hem, cum ar fi hemoglobină. În acid pantotenic deficienta, anemie (anemie) apare în experimente pe animale din cauza deficitului de hemoglobinăPe lângă procesele metabolice catabolice, acetil-CoA este implicat în următoarele sinteze:

  • Acizi grași, trigliceride, și fosfolipide.
  • Corpuri cetonice - acetoacetat, acetonă și acid beta-hidroxibutiric.
  • Steroizi, cum ar fi colesterolului, acizi biliari, ergosterol - precursor al ergocalciferolului și respectiv al vitaminei D2, suprarenale și sexuale hormoni.
  • Toate componentele compuse din unități izoprenoide, cum ar fi ubiquinonă și, respectiv, coenzima Q, cu lanț lateral izoprenoid lipofil - acidul mevalonic este precursorul izoprenoid și este format prin condensarea a trei molecule de acetil-CoA.
  • Hem - un complex de porfirină care conține fier, găsit ca grup protetic în proteinele cunoscute sub numele de citocromi; hemoproteinele derivate majore includ hemoglobina (pigmentul din sânge), mioglobina și citocromii lanțului respirator mitocondrial și sistemele de degradare a medicamentelor - P450
  • Acetilcolina, unul dintre cei mai importanți neurotransmițători din creier - de exemplu, mediază transmiterea excitației între nerv și mușchi la nivelul plăcii neuromusculare și transmiterea de la prima la a doua dintre cele două celule nervoase conectate în serie în autonomia sistem nervos, adică atât în ​​sistemul nervos simpatic, cât și în cel parasimpatic
  • Formarea de zaharuri a unor componente importante ale glicoproteinelor și glicolipidelor, cum ar fi N-acetilglucozamina, N-acetilgalactozamina și acidul N-acetilneuroamic - glicoproteinele servesc, de exemplu, ca componente structurale ale membranelor celulare, ale mucusului (mucusului) diferitelor membrane mucoase, ale hormoni precum tirotropina, imunoglobulinele și interferonii și pentru interacțiunea celulară prin intermediul proteinelor de membrană; glicolipidele sunt implicate și în construcția membranelor celulare

Mai mult, acetil-CoA reacționează cu medicamente, Cum ar fi sulfonamide, care trebuie acetilat pentru excreția lor în ficat. Astfel, acetil-CoA contribuie la dezintoxicare of medicamente.Acetilarea peptidei hormoni în timpul scindării lor de la precursorul polipeptidic le afectează activitatea în moduri diferite. De exemplu, epinefrina este inhibată în activitatea sa ca urmare a transferului unei grupări acetil la capătul N-terminal al lanțului peptidic, în timp ce hormonul stimulant al melanocitului-MHS este activat prin acetilare. Exemple de enzime dependente de CoA ale intermediarului metabolism implicat în formarea și degradarea acetil-CoA:

  • Piruvat dehidrogenază - după glicoliză (glucoză descompunere), acest complex enzimatic duce la decarboxilarea oxidativă a piruvatului în acetil-CoA.
  • Acetil-CoA carboxilaza - conversia acetil-CoA în malonil-CoA pentru sinteza acizilor grași.
  • Acil-CoA dehidrogenază, t-enol-CoA hidratază, beta-hidroxiacil-CoA dehidrogenază, tiolază - degradarea acizilor grași saturați în cadrul beta-oxidării la acetil-CoA; în beta-oxidare, doi atomi de carbon sunt întotdeauna separați de un acid gras în succesiune sub formă de acetil-CoA - de exemplu, degradarea acidului palmitic saturat - C16: 0 - se formează opt molecule de acetil-CoA
  • Tioloază, 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA reductază - HMG reductază - fosta enzimă duce la conversia acetil-CoA în 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA, care poate reacționa în continuare pentru a forma corpuri cetonice; HMG reductaza reduce HMG-CoA la mevalonat pentru sinteza steroizilor aparținând lipide, Cum ar fi colesterolului.

Acil coenzima A

Acil-CoA este denumirea unui reziduu de acizi grași activi acizi sunt relativ inerte, trebuie mai întâi să fie activate de CoA înainte de a putea suferi reacții. Enzima crucială pentru activare este acil-CoA sintetaza, cunoscută și sub numele de tiokinază, care este o enzimă dependentă de CoA. Tiokinaza duce la formarea de acil adenilat prin adăugarea de ATP la grupa carboxil a acidului gras cu scindarea a două fosfat reziduuri din ATP. În acest proces, adenozină trifosfatul se transformă în adenozin monofosfat - AMP. Ulterior, AMP este scindat de acil adenilat și energia eliberată în acest proces este utilizată pentru esterificarea fragmentului acil cu coenzima A. Această etapă este, de asemenea, catalizată de tiokinază. acizi sunt capabili de reacții, cum ar fi beta-oxidarea, numai sub formă de compus bogat în energie cu CoA. Pentru beta-oxidare - degradarea grăsimilor saturate acizi - acil-CoA trebuie transportat în matricea mitocondrială. Acizii grași cu lanț lung pot traversa membrana mitocondrială internă doar cu ajutorul moleculei de transport L-carnitină. CoA transferă gruparea acil la carnitină, care transportă reziduurile de acizi grași în matricea mitocondrială. Acolo, gruparea acil este legată de coenzima A, astfel încât acil-CoA este din nou prezent. În matricea mitocondrială, începe oxidarea beta efectivă. Apare treptat într-o secvență repetată de patru reacții individuale. Produsele unei singure secvențe a celor patru reacții individuale includ o moleculă de acid gras care este două carbon atomi mai scurți sub formă de acil-CoA și un reziduu de acetil legat de coenzima A, care este compusă din cei doi atomi de C ai acidului gras care au fost separați. Acidul gras, care este cu doi atomi de C mai mic, este returnat la primul pas de beta-oxidare și suferă o scurtare reînnoită. Această secvență de reacție se repetă până când două molecule de acetil-CoA rămân la final. Acestea pot intra în ciclul citratului pentru o degradare ulterioară sau pot fi utilizate pentru sinteza corpurilor cetonice sau a acizilor grași. Pe lângă transferul de grupări acetil, transferul de resturi de acil prin coenzima A este, de asemenea, important. Acilări cu acidul miristic acid gras C14 saturat apar frecvent, reziduul acil fiind legat de un reziduu de glicină N-terminal al unei proteine, cum ar fi citocrom reductaza și protein kinaza. CoA transferă, de asemenea, acilul din acidul palmitic al acidului gras C16 într-o serină sau cisteină reziduuri de proteine, cum ar fi de fier transferină receptor, insulină receptor, și glicoproteine ​​membranare ale celulelor din sistemului imunitar.Probabil, aceste acilații servesc pentru a permite proteinei să se lege de biomembranele. Mai mult, se discută că transferul grupării acil afectează capacitatea proteinei de a participa la etapele de reglementare ale transducției semnalului.

4́-Phosphopantetheine ca o coenzimă a acidului gras sintază

În plus față de importanța sa ca element de construcție al coenzimei A, acidul pantotenic sub formă de fosfopanteteină are o funcție importantă ca grup protetic al proteinei acil purtătoare (ACP) a acidului gras sintază. Acidul gras sintază reprezintă o proteină multifuncțională care este împărțită în diferite secțiuni spațiale prin pliere. Fiecare dintre aceste secțiuni posedă una dintre cele șapte activități enzimatice. Una dintre aceste secțiuni constă din proteina acil-purtătoare, care conține o grupare SH periferică formată dintr-un reziduu cisteinil și o grupare SH centrală. 4́-Phosphopantetheine formează grupul SH central fiind legat covalent de acesta fosfat grupează la reziduul de serină al ACP. Biosinteza acizilor grași saturați se desfășoară într-o secvență ciclică ordonată, acidul gras care urmează a fi sintetizat fiind oferit la rândul său secțiunilor individuale de enzime ale acizilor grași sintetaza. În timpul sintezei, grupul SH terminal al 4-fosfopanteteinei are rolul de acceptor pentru reziduul malonil care trebuie preluat în timpul fiecărei manipulări. În plus, servește ca purtător al acidului gras în creștere. Coenzima A este, de asemenea, implicată în formarea acizilor grași și încorporarea lor în, de exemplu, sfingolipide sau fosfolipide [4, 10. Sfingolipidele sunt blocuri de mielină (teacă de mielină a unui neuron, adică a celula nervoasa) și sunt astfel importante pentru transducția semnalului nervos. fosfolipidele aparțin familiei lipidelor de membrană și formează componenta principală a stratului lipidic al unei biomembrane.Pentru începutul biosintezei acizilor grași, CoA transferă o grupă acetil la o grupă SH enzimatică, precum și un reziduu malonil la 4́- legată de enzimă fosfopanteteina acidului gras sintetaza. Condensarea are loc între radicalii acetil și malonil, ducând la formarea unui beta-cetoaciltioester cu eliminare of dioxid de carbon. O reducere, eliminare of de apă, și o altă reducere are ca rezultat un aciltioester saturat. Cu fiecare ciclu ciclic, lanțul de acizi grași este prelungit de doi atomi de carbon. Pentru a sintetiza un mol de acid gras C16 sau C18, este necesar un mol de acetil-CoA ca starter și șapte sau opt moli de malonil-CoA ca furnizori de unități C2 suplimentare.