Пантотенова киселина (витамин В5): Функции

Посреднически метаболизъм

Пантотенова киселина, под формата на коензим А, участва в множество реакции в междинния метаболизъм. Това включва метаболизъм на енергия, въглехидрати, мазнини и аминокиселини. Характеризира се с метаболитните пътища, възникващи на границата на анаболен и катаболен метаболизъм. анаболни - изграждане - процеси включват ензимен синтез на големи молекулни клетъчни компоненти, като например въглехидрати, протеини и мазнини, от по-малки молекули с помощта на ATP. Катаболните - разграждащи се реакции се характеризират с окислителното разграждане на големи хранителни вещества молекули, Като въглехидрати, мазнини и протеини, към по-малки по-прости молекули, като пентози или хексози, мастни киселини, аминокиселини, въглероден диоксид и вода. С катаболизма е свързано освобождаването на енергия под формата на АТФ. Основната функция на коензима А е да пренася ацилни групи. В този процес CoA установява, от една страна, връзка с ациловия остатък, който трябва да бъде прехвърлен, и, от друга страна, връзки с важни ензими на посредническия метаболизъм. По този начин, както ацилните групи, така и ензими се активират, което им позволява да претърпят определени химични реакции в тялото с достатъчна скорост. Без коензим А свързващите партньори биха били много по-реактивни. Прехвърлянето на ацилна група от коензим А протича по следния начин. В първата стъпка коензим А, свободно свързан с апоензим - протеинова част на ензим - поема ацилна група от подходящ донор, като напр. пируват, алкан или мастни киселини. Връзката между CoA и ацила възниква между SH групата (тиолова група) на цистеаминовия остатък на молекулата на коензима А и карбоксилната група (COOH) на ацила. Тази връзка се нарича тиоестерна връзка. Той е много богат на енергия и има висок потенциал за групов трансфер. Известни тиоестерни връзки са например ацетил-, пропионил- и малонил-КоА, както и тиоестерът на мастната киселина-КоА.Накрая, групата SH на коензим А представлява неговата реактивна група, поради което коензим А често се съкращава като CoA -SH. Във втори етап коензим А се отделя от един апоензим във връзка с ациловия остатък като ацил-КоА и се прехвърля в друг апоензим. В последния етап, свързаният с ензима CoA прехвърля ацилната група към подходящ акцептор, например към оксалоацетат или към синтаза на мастни киселини. Може да възникнат и няколко по-ензимно катализирани реакции между придобиването и освобождаването на ацилната група от CoA. Например, структурата на ацилната група може да бъде променена по време на свързването с коензим А - например, ензимното превръщане на пропионова киселина в сукцинат. Принос на пантотеновата киселина като коензим А към метаболизма на аминокиселини Ензимен синтез на:

Ензимно разграждане на:

  • Изолевцин, левцин и триптофан до ацетил-КоА.
  • Валин до метилмалонил-КоА
  • Изолевцин до пропионил-КоА
  • Фенилаланин, тирозин, лизин и триптофан до ацетоацетил-КоА
  • Левцин до 3-хидрокси-3-метилглутарил-КоА

Пантотеновата киселина продължава да играе централна роля в

Модификация на клетъчните протеини. Реакциите на ацил и ацетилиране, съответно, могат силно да повлияят на активността, структурата и локализацията на протеините. Най-честата модификация е прехвърлянето на ацетилова група чрез CoA към N-крайния край на пептидна верига, обикновено към метионин, аланин или серин. Като възможна функция на това ацетилиране се обсъжда защитата на клетъчните протеини срещу протеолитично разграждане. ацетилхолин, пантотенова киселина е от съществено значение за формирането на подобен на бик и 2-аминоетансулфонова киселина, съответно. Подобен на бик е стабилен краен продукт в метаболизма на сяра-съдържащ аминокиселини цистеин и метионин. Подобното на аминокиселина съединение действа от една страна като a невротрансмитер (пратено вещество), а от друга страна служи за стабилизиране на течността баланс в клетките. В допълнение, подобен на бик участва в поддържането на имунната система и предотвратява възпалението.

Ацетил коензим А

За междинен метаболизъм, най-значимият естер на коензим А се активира оцетна киселина, ацетил-КоА.Това е крайният продукт на метаболизма на катаболните въглехидрати, мазнини и аминокиселини или протеини. Ацетил-КоА, образуван от въглехидрати, мазнините и протеините могат да бъдат въведени в цитратния цикъл чрез прехвърляне на ацетиловата група в оксалоацетат чрез CoA-зависима цитратна синтаза за образуване на цитрат, където тя може да бъде напълно разградена до въглероден диоксид и вода за добив на енергия под формата на АТФ. Основното производно на CoA в цитратния цикъл е активирана янтарна киселина, сукцинил-CoA. Образува се от алфа-кетоглутарат в резултат на реакция на декарбоксилиране чрез CoA-зависима алфа-кетоглутарат дехидрогеназа. Чрез действието на друг CoA-зависим ензим, реакцията на сукцинил-CoA с глицин води до образуването на делта-аминолевулинова киселина. Последният е предшественикът на кориновия пръстен в витамин B12 и порфириновият пръстен в цитохромите, както и хем протеините, като напр хемоглобин. В пантотенова киселина дефицит, анемия (анемия) се появява при опити с животни поради дефицита на хемоглобин.В допълнение към катаболните метаболитни процеси, ацетил-КоА участва в следните синтези:

  • Мастни киселини, триглицериди, и фосфолипиди.
  • Кетонни тела - ацетоацетат, ацетон и бета-хидроксимаслена киселина.
  • Стероиди, като холестерол, жлъчни киселини, ергостерол - предшественик на ергокалциферол и витамин D2, съответно, надбъбречна жлеза и пол хормони.
  • Всички компоненти, съставени от изопреноидни единици, като убихинон и коензим Q, съответно, с липофилна изопреноидна странична верига - мевалоновата киселина е изопреноидният предшественик и се образува чрез кондензация на три ацетил-КоА молекули.
  • Хем - съдържащ желязо порфиринов комплекс, открит като протезна група в протеини, известни като цитохроми; основните получени хемопротеини включват хемоглобин (кръвен пигмент), миоглобин и цитохромите на митохондриалната дихателна верига и разграждащите лекарството системи - P450
  • Ацетилхолин, един от най-важните невротрансмитери в мозък - например, той медиира предаването на възбуждане между нерв и мускул в нервно-мускулната крайна плоча и предаването от първата към втората от двете нервни клетки, свързани последователно в автономната нервната система, т.е. както в симпатиковата, така и в парасимпатиковата нервна система
  • Образуването на захари от важни компоненти на гликопротеините и гликолипидите, като N-ацетилглюкозамин, N-ацетилгалактозамин и N-ацетилнейроамова киселина - гликопротеините служат например като структурни компоненти на клетъчните мембрани, слуз (слуз) от различни лигавици, на хормони като тиротропин, на имуноглобулини и интерферони и за клетъчно взаимодействие чрез мембранни протеини; гликолипидите също участват в изграждането на клетъчните мембрани

Освен това, ацетил-КоА реагира с наркотици, Като сулфонамиди, които трябва да бъдат ацетилирани за отделянето им в черен дроб. По този начин ацетил-КоА допринася за детоксикация of наркотици.Ацетилиране на пептида хормони по време на разцепването им от полипептидния предшественик влияе върху тяхната активност по различни начини. Например, епинефринът се инхибира в своята активност в резултат на прехвърлянето на ацетилова група към N-крайния край на пептидната верига, докато меланоцит-стимулиращият хормон-MHS се активира чрез ацетилиране. Примери за CoA-зависими ензими на посредника метаболизъм, участващ в образуването и разграждането на ацетил-КоА:

  • Пируват дехидрогеназа - след гликолиза (гликоза разграждане), този ензимен комплекс води до окислително декарбоксилиране на пирувата до ацетил-КоА.
  • Ацетил-КоА карбоксилаза - превръщане на ацетил-КоА в малонил-КоА за синтез на мастни киселини.
  • Ацил-КоА дехидрогеназа, т-енол-КоА хидратаза, бета-хидроксиацил-КоА дехидрогеназа, тиолаза - разграждане на наситени мастни киселини в рамките на бета-окислението до ацетил-КоА; при бета-окисление два въглеродни атома винаги се отделят последователно от мастна киселина под формата на ацетил-CoA - например разграждането на наситената палмитинова киселина - C16: 0 - образуват се осем молекули ацетил-CoA
  • Тиолоаза, 3-хидрокси-3-метилглутарил-КоА редуктаза - HMG редуктаза - бившият ензим води до превръщането на ацетил-КоА в 3-хидрокси-3-метилглутарил-КоА, който може допълнително да реагира и да образува кетонни тела; HMG редуктазата намалява HMG-CoA до мевалонат за синтеза на стероиди, принадлежащи към липиди, Като холестерол.

Ацил коензим А

Acyl-CoA е наименованието на активиран остатък на мастна киселина, тъй като е мазен киселини са относително инертни, първо трябва да бъдат активирани от CoA, преди да могат да претърпят реакции. Ензимът от решаващо значение за активирането е ацил-КоА синтетаза, известна също като тиокиназа, която е КоА-зависим ензим. Тиокиназата води до образуването на ацил аденилат чрез добавяне на АТФ към карбоксилната група на мастната киселина с разцепване на две фосфат остатъци от АТФ. В този процес, аденозин трифосфат се превръща в аденозин монофосфат - AMP. Впоследствие AMP се отделя от ацил аденилат и енергията, отделена в този процес, се използва за естерифициране на ацилната част с коензим А. Този етап също се катализира от тиокиназа. киселини са способни на реакции, като бета-окисление, само под формата на богато на енергия съединение с CoA. За бета-окисление - разграждане на наситени мазнини киселини - ацил-CoA трябва да се транспортира в митохондриалната матрица. Дълговерижните мастни киселини могат да преминат вътрешната митохондриална мембрана само с помощта на транспортната молекула L-карнитин. CoA прехвърля ацилната група към карнитин, който транспортира остатъка от мастна киселина в митохондриалната матрица. Там ацилната група е свързана с коензим А, така че отново присъства ацил-КоА. В митохондриалната матрица започва действителното бета окисление. Това се случва поетапно в повтаряща се последователност от четири отделни реакции. Продуктите на единична последователност от четирите отделни реакции включват молекула на мастна киселина, която е две въглероден атоми по-къси под формата на ацил-КоА и ацетилов остатък, свързан с коензим А, който е съставен от двата атома С на мастната киселина, които са били отделени. Мастната киселина, която е с два атома С по-малка, се връща в първата стъпка на бета-окисление и претърпява ново съкращаване. Тази реакционна последователност се повтаря, докато две ацетил-КоА молекули останат в края. Те могат да влязат в цитратния цикъл за по-нататъшно разграждане или да се използват за синтез на кетонни тела или мастни киселини. В допълнение към трансфера на ацетилни групи, трансферът на ацилни остатъци от коензим А също е важен. Често се случват ацилации с наситена С14 мастна киселина миристинова киселина, като ациловият остатък е свързан с N-краен глицинов остатък на протеин, като цитохром редуктаза и протеин киназа. CoA също прехвърля ацила от С16 мастната киселина палмитинова киселина в серин или цистеин остатък от протеини, като желязо трансферин рецептор, инсулин рецептор и мембранни гликопротеини на клетки на имунната система. Вероятно тези ацилирания служат, за да позволят на протеина да се свърже с биомембраните. Освен това се обсъжда, че трансферът на ацилна група влияе върху способността на протеина да участва в регулаторни етапи на трансдукция на сигнала.

4́-фосфопантетеин като коензим на синтаза на мастни киселини

В допълнение към значението си като градивен елемент на коензим А, пантотеновата киселина под формата на фосфопантетеин има важна функция като протетична група на ацилния носещ протеин (ACP) на синтазата на мастните киселини. Синтезата на мастни киселини представлява многофункционален протеин, който се разделя на различни пространствени секции чрез сгъване. Всеки от тези раздели притежава една от общо седемте ензимни активности. Един от тези раздели се състои от ацил-носител протеин, който съдържа периферна SH група, образувана от цистеинилов остатък и централна SH група. 4́-фосфопантетеинът образува централната SH група, като е ковалентно свързан с нейния фосфат група към сериновия остатък на АКТБ. Биосинтезът на наситени мастни киселини протича в подредена циклична последователност, като мастната киселина, която трябва да бъде синтезирана, се предлага на свой ред към отделните ензимни секции на синтазата на мастните киселини. По време на синтеза крайната SH група на 4́-фосфопантетеина има ролята на акцептор за остатъка от малонил, който трябва да се поеме по време на всяко боравене. В допълнение, той служи като носител на нарастващата мастна киселина.Коензим А също участва в образуването на мастни киселини и тяхното включване в, например, сфинголипиди или фосфолипиди [4, 10. Сфинголипидите са градивни елементи на миелина (миелинова обвивка на неврон, т.е. нервна клетка) и по този начин са важни за предаването на нервен сигнал. Фосфолипидите принадлежат към мембранното липидно семейство и образуват основния компонент на липидния бислой на биомембрана.За началото на биосинтеза на мастни киселини, CoA прехвърля ацетилова група към ензимна SH група, както и малонилов остатък към ензимно свързания 4́ фосфопантетеин на синтазата на мастна киселина. Кондензацията възниква между ацетил и малонил радикалите, което води до образуването на бета-кетоацилтиоестер с отстраняване of въглероден двуокис. Намаление, отстраняване of водаи още един резултат на редукция в наситен ацилтиоестер. С всеки цикличен цикъл веригата на мастните киселини се удължава с два въглеродни атома. За да се синтезира един мол C16 или C18 мастна киселина, се изисква един мол ацетил-CoA като стартер и седем или осем мола малонил-CoA като доставчици на допълнителни C2 единици.