Pantotenska kislina (vitamin B5): funkcije

Posredni metabolizem

Pantotenska kislina, v obliki koencima A, sodeluje v večkratnih reakcijah v posredni presnovi. To vključuje presnovo energije, ogljikovih hidratov, maščob in aminokislin. Zanj so značilne presnovne poti, ki se pojavljajo na vmesnikih anabolične in katabolične presnove. anabolični procesi - gradnja - vključujejo encimsko sintezo sestavin velikih molekul celic, kot npr ogljikovi hidrati, beljakovin in maščobe, od manjših molekule s pomočjo ATP. Za katabolne - razgradne - reakcije je značilna oksidativna razgradnja velikih hranil molekule, Kot je ogljikovi hidrati, maščobe in beljakovin, na manjše enostavnejše molekule, kot so pentoze ali heksoze, maščobne kisline, aminokisline, ogljika dioksid in voda. S katabolizmom je povezano sproščanje energije v obliki ATP. Bistvena naloga koencima A je prenos acilnih skupin. V tem postopku CoA na eni strani vzpostavi povezavo z acilnim ostankom, ki ga je treba prenesti, in na drugi strani povezave s pomembnimi encimi vmesnega metabolizma. Na ta način tako acilne skupine kot tudi encimi se aktivirajo, kar jim omogoča zadostno hitrost nekaterih kemijskih reakcij v telesu. Brez koencima A bi bili vezavni partnerji veliko bolj reaktivni. Prenos acilske skupine s koencimom A poteka na naslednji način. V prvem koraku koencim A, ohlapno vezan na apoencim - beljakovinski del encima - prevzame acilno skupino od primernega darovalca, kot je npr. piruvat, alkan oz maščobne kisline. Vez med CoA in acilom se pojavi med skupino SH (tiolna skupina) ostanka cisteamina molekule koencima A in karboksilno skupino (COOH) acila. Ta vez se imenuje tioestrska vez. Je zelo bogata z energijo in ima velik potencial prenosa skupin. Znane tioestrske vezi so na primer acetil-, propionil- in malonil-CoA ter tioester maščobne kisline-CoA.Na koncu skupina SH koencima A predstavlja njegovo reaktivno skupino, zato je koencim A pogosto okrajšan kot CoA -SH. V drugem koraku se koencim A odcepi od enega apoencima v povezavi z acilnim ostankom kot acil-CoA in se prenese v drugi apoencim. V zadnjem koraku CoA, vezana na encime, prenese acilno skupino v ustrezen akceptor, na primer v oksaloacetat ali v sintazo maščobnih kislin, med pridobivanjem in sproščanjem acilne skupine s CoA pa lahko pride tudi do več reakcij, ki jih katalizira encim. Na primer, struktura acilne skupine se lahko spremeni med vezavo na koencim A - na primer encimska pretvorba propionske kisline v sukcinat. Prispevek pantotenske kisline kot koencima A k presnovi aminokislin Encimska sinteza:

Encimska razgradnja:

  • Izolevcin, levcin in triptofan do acetil-CoA.
  • Valin do metilmalonil-CoA
  • Izolevcin v propionil-CoA
  • Fenilalanin, tirozin, lizin in triptofan v acetoacetil-CoA
  • Levcin v 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA

Pantotenska kislina ima še naprej osrednjo vlogo pri

Sprememba celičnega beljakovin. Reakcije acila in acetilacije lahko močno vplivajo na aktivnost, strukturo in lokalizacijo beljakovin. Najpogostejša sprememba je prenos acetilne skupine s CoA na N-terminalni konec peptidne verige, običajno v metionin, alanina ali serin. Kot možna funkcija te acetilacije se razpravlja o zaščiti celičnih beljakovin pred proteolitično razgradnjo. acetilholin, pantotensko kislino je bistvenega pomena za nastanek tavrin in 2-aminoetansulfonske kisline. Tavrin je stabilen končni produkt pri presnovi žveplo-vsebujejo aminokisline cisteina in metionin. Aminokislinam podobna spojina deluje na eni strani kot a nevrotransmiter (sporočilna snov) in po drugi strani služi za stabilizacijo tekočine ravnovesje v celicah. Poleg tega tavrin sodeluje pri vzdrževanju imunski sistem in preprečuje vnetja.

Acetilni koencim A

Za vmesni metabolizem najpomembnejši estra koencima A se aktivira ocetna kislina, acetil-CoA. Je končni produkt presnove kataboličnih ogljikovih hidratov, maščob in aminokislin ali beljakovin. Acetil-CoA, tvorjen iz ogljikovi hidrati, maščobe in beljakovine lahko v citratni cikel vnesemo s prenosom acetilne skupine v oksaloacetat s pomočjo CoA odvisne citrat sintaze, da nastane citrat, kjer se lahko popolnoma razgradi na ogljika dioksid in voda za pridobivanje energije v obliki ATP. Glavni derivat CoA v citratnem ciklusu je aktivirana jantarna kislina, sukcinil-CoA. Nastane iz alfa-ketoglutarata kot posledica reakcije dekarboksilacije z alfa-ketoglutarat dehidrogenazo, odvisno od CoA. Z delovanjem drugega od CoA odvisnega encima reakcija sukcinil-CoA z glicinom povzroči nastanek delta-aminolevulinske kisline. Slednja je predhodnica korrinskega obroča v vitamin B12 in porfirinski obroč v citokromah, pa tudi hemski proteini, kot npr hemoglobina. v pantotensko kislino pomanjkanje, anemija (anemija) se v poskusih na živalih pojavi zaradi primanjkljaja hemoglobinaPoleg kataboličnih presnovnih procesov je acetil-CoA vključen v naslednje sinteze:

  • Maščobne kisline, trigliceridi. Fosfolipidi.
  • Ketonska telesa - acetoacetat, aceton in beta-hidroksimaslena kislina.
  • Steroidi, kot so holesterol, žolčne kisline, ergosterol - predhodnik ergokalciferola in vitamin D2, nadledvična žleza in spol hormoni.
  • Vse sestavine, sestavljene iz izoprenoidnih enot, kot sta ubikinon in koencim Q, z lipofilno stransko verigo izoprenoida - mevalonska kislina je predhodnik izoprenoida in nastanejo s kondenzacijo treh molekul acetil-CoA.
  • Heme - kompleks porfirina, ki vsebuje železo in ga najdemo kot protetično skupino v beljakovinah, znanih kot citokromi; glavni pridobljeni hemoproteini vključujejo hemoglobin (krvni pigment), mioglobin in citokrome dihalne verige mitohondrijev in sisteme, ki razgrajujejo zdravila - P450
  • Acetilholin, eden najpomembnejših nevrotransmiterjev v možganov - na primer posreduje prenos vzbujanja med živcem in mišico na živčno-mišični končni plošči in prenos s prve na drugo od dveh zaporedno povezanih živčnih celic v avtonomni živčni sistemv simpatičnem in parasimpatičnem živčnem sistemu
  • Tvorba sladkorjev pomembnih sestavin glikoproteinov in glikolipidov, kot so N-acetilglukozamin, N-acetilgalaktozamin in N-acetilnevroamska kislina - glikoproteini so na primer strukturne sestavine celičnih membran sluzi (sluzi) različnih sluznic, hormoni, kot je tirotropin, imunoglobulinov in interferonov ter za interakcijo celic preko membranskih proteinov; Glikolipidi sodelujejo tudi pri gradnji celičnih membran

Poleg tega acetil-CoA reagira z droge, Kot je sulfonamidi, ki jih je treba acetilirati, da se izločijo v jetra. Tako acetil-CoA prispeva k razstrupljanje of droge.Acetilacija peptida hormoni med odcepitvijo od predhodnika polipeptida vpliva na njihovo aktivnost na različne načine. Na primer, epinefrin je v svoji aktivnosti zaviran kot rezultat prenosa acetilne skupine na N-terminalni konec peptidne verige, medtem ko se z acetilacijo aktivira melanocitno stimulirajoči hormon-MHS. Primeri posrednikov, odvisnih od CoA, presnova, ki sodeluje pri tvorbi in razgradnji acetil-CoA:

  • piruvat dehidrogenaza - po glikolizi (glukoze razgradnjo), ta encimski kompleks vodi do oksidativne dekarboksilacije piruvata v acetil-CoA.
  • Acetil-CoA karboksilaza - pretvorba acetil-CoA v malonil-CoA za sintezo maščobnih kislin.
  • Acil-CoA dehidrogenaza, t-enol-CoA hidrataza, beta-hidroksiacil-CoA dehidrogenaza, tiolaza - razgradnja nasičenih maščobnih kislin v okviru beta-oksidacije v acetil-CoA; pri beta-oksidaciji se dva atoma ogljika vedno zaporedoma ločita od maščobne kisline v obliki acetil-CoA - na primer razgradnja nasičene palmitinske kisline - C16: 0 - nastane osem molekul acetil-CoA
  • Tioloaza, 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA reduktaza - HMG reduktaza - nekdanji encim vodi do pretvorbe acetil-CoA v 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA, ki lahko nadalje reagira in tvori ketonska telesa; HMG reduktaza reducira HMG-CoA v mevalonat za sintezo pripadajočih steroidov lipidov, Kot je holesterol.

Acilni koencim A

Acyl-CoA je ime za aktivirane ostanke maščobnih kislin kisline so relativno inertni, jih mora najprej aktivirati CoA, preden lahko reagirajo. Encim, ki je ključen za aktivacijo, je acil-CoA sintetaza, znana tudi kot tiokinaza, ki je odvisen od CoA encim. Tiokinaza vodi do tvorbe acil-adenilata z dodatkom ATP karboksilni skupini maščobne kisline s cepitvijo dveh fosfat ostanki iz ATP. V tem postopku je adenozin trifosfat se pretvori v adenozin monofosfat - AMP. Nato se AMP odcepi iz acil-adenilata in energija, ki se sprosti v tem procesu, se uporabi za esterifikacijo acilnega dela s koencimom A. Ta korak katalizira tudi tiokinaza. kisline so sposobni reakcij, kot je beta-oksidacija, samo v obliki z energijo bogate spojine s CoA. Za beta-oksidacijo - razgradnja nasičenih maščob kisline - acil-CoA je treba transportirati v mitohondrijski matriks. Dolgoverižne maščobne kisline lahko prečkajo notranjo mitohondrijsko membrano le s pomočjo transportne molekule L-karnitina. CoA prenese acilno skupino v karnitin, ki prenaša ostanke maščobnih kislin v mitohondrijski matriks. Tam je acilna skupina vezana na koencim A, tako da je ponovno prisoten acil-CoA. V mitohondrijski matrici se začne dejanska beta oksidacija. Pojavlja se postopoma v ponavljajočem se zaporedju štirih posameznih reakcij. Produkti enega zaporedja štirih posameznih reakcij vključujejo molekulo maščobne kisline, ki je dve ogljika atomi krajši v obliki acil-CoA in acetilni ostanek, vezan na koencim A, ki je sestavljen iz dveh cepljenih atomov C maščobne kisline, ki je dva atoma C manjša, se vrne v prvi korak beta-oksidacije in se ponovno skrajša. To reakcijsko zaporedje ponavljamo, dokler na koncu ne ostaneta dve molekuli acetil-CoA. Ti lahko vstopijo v citratni cikel za nadaljnjo razgradnjo ali se uporabijo za sintezo ketonskih teles ali maščobnih kislin. Poleg prenosa acetilnih skupin je pomemben tudi prenos acilnih ostankov s koencimom A. Pogosto pride do aciliranja z nasičeno C14 maščobno kislino miristinsko kislino, pri čemer je acilni ostanek vezan na N-terminalni glicinski ostanek beljakovine, kot sta citokrom reduktaza in protein kinaza. CoA prenese tudi acil iz palmitinske kisline C16 maščobne kisline v serin oz cisteina ostanek beljakovin, kot je železo transferin receptor, insulina receptor in membranski glikoproteini celic imunski sistemVerjetno te acilacije omogočajo, da se beljakovine lahko vežejo na biomembrane. Razpravlja se tudi o tem, da prenos acilne skupine vpliva na sposobnost beljakovin, da sodelujejo v regulativnih korakih signalne transdukcije.

4́-fosfopantetein kot koencim sintaze maščobnih kislin

Poleg pomena gradnika koencima A ima pantotenska kislina v obliki fosfopanteteina pomembno vlogo tudi kot protetična skupina acilnega nosilnega proteina (ACP) sintaze maščobnih kislin. Sintetaza maščobnih kislin predstavlja večnamensko beljakovino, ki je z zlaganjem razdeljena na različne prostorske odseke. Vsak od teh odsekov ima eno od skupno sedmih encimskih aktivnosti. Enega od teh odsekov sestavljajo protein acil-nosilec, ki vsebuje obrobno skupino SH, ki jo tvorijo cisteinilni ostanek, in osrednjo skupino SH. 4́-fosfopantetein tvori osrednjo skupino SH tako, da je kovalentno povezan z njo fosfat Biosinteza nasičenih maščobnih kislin poteka v urejenem cikličnem zaporedju, sintetizirana maščobna kislina pa se ponudi v posamezne encimske odseke sintaze maščobnih kislin. Med sintezo ima končna skupina SH 4'-fosfopanteteina vlogo akceptorja ostankov malonila, ki se prevzame med vsakim ravnanjem. Poleg tega služi kot nosilec rastoče maščobne kisline. Koencim A sodeluje tudi pri tvorbi maščobnih kislin in njihovi vključitvi v na primer sfingolipide ali Fosfolipidi [4, 10. Sfingolipidi so gradniki mielina (mielinska ovojnica nevrona, tj živčne celice) in so zato pomembni za prenos živčnega signala. fosfolipidi spadajo v membransko lipidno družino in tvorijo glavno sestavino lipidnega dvosloja biomembrane.Za začetek biosinteze maščobnih kislin CoA prenese acetilno skupino v encimsko skupino SH in tudi ostanek malonila v encimsko vezani fosfopantetein iz sintaze maščobnih kislin. Med acetilnim in malonilnim radikalom pride do kondenzacije, kar vodi do tvorbe beta-ketoaciltioestra z odprava of ogljikov dioksid. Zmanjšanje, odprava of vodain drugo zmanjšanje povzroči nasičen aciltioester. Z vsakim cikličnim ciklom se veriga maščobnih kislin podaljša z dvema atomoma ogljika. Za sintezo enega mola C16 ali C18 maščobne kisline je potreben en mol acetil-CoA kot zaganjalnik in sedem ali osem molov malonil-CoA kot dobavitelje dodatnih enot C2.