Pantoteno rūgštis (vitaminas B5): funkcijos

Tarpinė medžiagų apykaita

Pantoteno rūgštis, kofermento A pavidalu, dalyvauja įvairiose reakcijose tarpiniame metabolizme. Tai apima energijos, angliavandenių, riebalų ir aminorūgščių apykaitą. Jam būdingi metaboliniai keliai, atsirandantys anabolinio ir katabolinio metabolizmo sąsajose. anaboliniai - kaupimo procesai apima fermentinę didelių molekulių ląstelių komponentų, tokių kaip sintezė, sintezę angliavandenių, baltymai ir riebalų, iš mažesnių molekulės padedant ATP. Katabolinėms - degradacinėms - reakcijoms būdingas didelių maistinių medžiagų oksidacinis skilimas molekulės, Pavyzdžiui, angliavandenių, riebalai ir baltymai, į mažesnes paprastesnes molekulės, pavyzdžiui, pentozės ar heksozės, riebalų rūgštys, amino rūgštys, anglis dioksidas ir vanduo. Susijęs su katabolizmu yra energijos išsiskyrimas ATP pavidalu. Esminė koenzimo A funkcija yra acilo grupių perdavimas. Šiame procese CoA nustato, viena vertus, ryšį su perduodamomis acilo liekanomis ir, kita vertus, ryšius su svarbiais fermentai (enzimai) tarpinio metabolizmo. Tokiu būdu tiek acilo grupės, tiek fermentai (enzimai) yra aktyvuojami, leidžiantys jiems organizme pakankamai greitai vykti tam tikroms cheminėms reakcijoms. Be koenzimo A, surišimo partneriai būtų daug reaktyvesni. Acilo grupės perdavimas koenzimu A vyksta taip. Pirmajame etape kofermentas A, laisvai prisijungęs prie apoenzimo - fermento baltymo dalies, perima acilo grupę iš tinkamo donoro, pvz., piruvatas, alkanas arba riebalų rūgštys. Ryšys tarp CoA ir acilo atsiranda tarp kofermento A molekulės cisteamino liekanos SH grupės (tiolio grupės) ir acilo karboksilo grupės (COOH). Šis ryšys vadinamas tioesterio ryšiu. Jis turi labai daug energijos ir turi didelį grupės perkėlimo potencialą. Žinomos tioesterių jungtys yra, pavyzdžiui, acetil-, propionil- ir malonil-CoA, taip pat riebalų rūgštis-CoA tioesteris. Galiausiai, kofermento A SH grupė atspindi jo reaktyviąją grupę, todėl kofermentas A dažnai sutrumpinamas kaip CoA -SH. Antrame etape kofermentas A išsiskiria iš vieno apoenzimo, susijusio su acilo liekana kaip acil-CoA, ir pereina į kitą apoenzimą. Paskutiniame etape su fermentu susijęs CoA perkelia acilo grupę į tinkamą akceptorių, pvz., Į oksaloacetatą arba į riebalų rūgščių sintazę. Tarp AcA grupės įsigijimo ir išsiskyrimo CoA taip pat gali įvykti kelios daugiau fermentų katalizuojamos reakcijos. Pvz., Acilo grupės struktūra gali būti pakeista prisijungiant prie kofermento A, pavyzdžiui, fermentinė propiono rūgšties konversija į sukcinatą. Pantoteno rūgšties, kaip kofermento A, indėlis į aminorūgščių metabolizmą Enzimatinė sintezė:

• Leucinas, argininas, metioninas ir lizinas.

Fermentinis skilimas:

• Izoleucinas, leucinas ir triptofanas į acetil-CoA.
• Valinas į metilmalonil-CoA
• Izoleucinas į propionil-CoA
• Fenilalaninas, tirozinas, lizinas ir triptofanas į acetoacetil-CoA
• Leucinas iki 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA

Pantoteno rūgštis ir toliau vaidina pagrindinį vaidmenį

Korinio modifikacija baltymai. Acilo ir acetilinimo reakcijos, atitinkamai, gali stipriai paveikti baltymų aktyvumą, struktūrą ir lokalizaciją. Dažniausia modifikacija yra acetilo grupės perkėlimas CoA į peptidinės grandinės N galinį galą, paprastai į metioninas, alanino arba serinas. Kaip galima šio acetilinimo funkcija, diskutuojama apie ląstelių baltymų apsaugą nuo proteolitinio skaidymo. Be to, acetilcholino, pantoteno rūgštis yra būtinas formuojantis Taurinas ir 2-aminoetanosulfonrūgšties. Taurinas yra stabilus galutinis produkto metabolizmo produktas sieraturintys amino rūgštys cisteinas ir metioninas. Į aminorūgštis panašus junginys, viena vertus, veikia kaip a neurotransmiteris (pasiuntinio medžiaga) ir, kita vertus, padeda stabilizuoti skystį subalansuoti kamerose. Papildomai, Taurinas dalyvauja prižiūrint imuninė sistema ir apsaugo nuo uždegimo.

Acetilo kofermentas A

Tarpiniam metabolizmui reikšmingiausias esteris aktyvuojamas kofermentas A acto rūgštis, acetil- Coo. Tai yra galutinis katabolinių angliavandenių, riebalų ir aminorūgščių arba baltymų metabolizmo produktas. Acetil-CoA susidarė iš angliavandeniųriebalai ir baltymai gali būti įvedami į citrato ciklą perkeliant acetilo grupę į oksaloacetatą, naudojant CoA priklausomą citrato sintazę, kad susidarytų citratas, kuriame jis gali būti visiškai suskaidytas iki anglis dioksidas ir vanduo kad gautų energiją ATP pavidalu. Pagrindinis citrato ciklo CoA darinys yra aktyvuota gintaro rūgštis, sukcinil-CoA. Jis susidaro iš alfa-ketoglutarato dėl dekarboksilinimo reakcijos, kurią sukelia CoA priklausoma alfa-ketoglutarato dehidrogenazė. Veikiant kitam nuo CoA priklausomam fermentui, sukcinil-CoA reakcija su glicinu lemia delta-aminolevulino rūgšties susidarymą. Pastarasis yra korino žiedo pirmtakas vitamino B12 ir porfirino žiedas citochromuose, taip pat hemo baltymai, tokie kaip hemoglobinas. . In Į pantoteno rūgštis trūkumas, anemija (anemija) bandymų su gyvūnais metu atsiranda dėl hemoglobinasBe katabolinių medžiagų apykaitos procesų, acetil-CoA dalyvauja šiose sintezėse:

• Riebalų rūgštys, trigliceridųir fosfolipidai.
• Ketoniniai kūnai - acetoacetatas, acetonas ir beta-hidroksisviesto rūgštis.
• Steroidai, pvz cholesterolio kiekis, tulžies rūgštys, ergosterolis - ergokalciferolio ir vitamino D2 pirmtakas, atitinkamai, antinksčiai ir lytis hormonai.
• Visi komponentai, sudaryti iš izoprenoidų vienetų, tokių kaip ubiquinonas ir kofermentas Q, atitinkamai su lipofiline izoprenoido šonine grandine - mevalono rūgštis yra izoprenoido pirmtakas ir susidaro kondensuojant tris acetil-CoA molekules.
• Hemas - geležies turintis porfirino kompleksas, randamas kaip protezinė grupė baltymuose, vadinamuose citochromais; pagrindiniai išvestiniai hemoproteinai yra hemoglobinas (kraujo pigmentas), mioglobinas ir mitochondrijų kvėpavimo grandinės bei vaistą skaidančių sistemų citochromai - P450
• Acetilcholinas, vienas iš svarbiausių neuromediatorių smegenys - pavyzdžiui, jis tarpininkauja sužadinimo perdavimui tarp nervo ir raumenų nervų ir raumenų galinėje plokštelėje bei perdavimui iš dviejų nervų ląstelių, nuosekliai sujungtų autonominėje sistemoje. nervų sistema, ty tiek simpatinėje, tiek parasimpatinėje nervų sistemoje
• Svarbių glikoproteinų ir glikolipidų komponentų, tokių kaip N-acetilglukozaminas, N-acetilgalaktozaminas ir N-acetilneuroamo rūgštis, cukrų susidarymas - glikoproteinai, pavyzdžiui, naudojami kaip ląstelių membranų struktūriniai komponentai, įvairių gleivinių gleivės (gleivės), hormonai, tokie kaip tirotropinas, imunoglobulinai ir interferonai ir ląstelių sąveika per membranos baltymus; glikolipidai taip pat dalyvauja kuriant ląstelių membranas

Be to, acetil-CoA reaguoja su narkotikai, Pavyzdžiui, sulfonamidai, kurie turi būti acetilinti, kad jie išsiskirtų kepenys. Taigi acetil-CoA prisideda prie detoksikacijos of narkotikai.Peptido acetilinimas hormonai skilimo metu iš polipeptido pirmtako įvairiai veikia jų aktyvumą. Pvz., Epinefrino aktyvumas yra slopinamas dėl acetilo grupės perkėlimo į peptidų grandinės N galinį galą, o melanocitus stimuliuojantis hormonas-MHS aktyvuojamas acetilinant. Tarpininko tarp CoA priklausomų fermentų pavyzdžiai metabolizmas, susijęs su acetil-CoA susidarymu ir skaidymu:

• piruvato dehidrogenazė - po glikolizės (gliukozė suskaidymas), šis fermentų kompleksas sukelia oksidacinį piruvato dekarboksilinimą į acetil-CoA.
• Acetil-CoA karboksilazė - acetil-CoA konversija į malonil-CoA riebalų rūgščių sintezei.
• Acil-CoA dehidrogenazė, t-enolis-CoA hidratazė, beta-hidroksiacil-CoA dehidrogenazė, tiolazė - sočiųjų riebalų rūgščių skaidymas beta-oksidacijos iki acetil-CoA sistemoje; vykstant beta oksidacijai, du anglies atomai iš eilės visada išsiskiria iš riebalų rūgšties acetil-CoA pavidalu, pvz., skaidant sočią palmitino rūgštį - C16: 0 - susidaro aštuonios acetil-CoA molekulės
• Tioloazė, 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA reduktazė - HMG reduktazė - buvęs fermentas lemia acetil-CoA virtimą 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA, kuris gali toliau reaguoti, kad susidarytų ketoniniai kūnai; HMG reduktazė redukuoja HMG-CoA iki mevalonato sintezei priklausančių steroidų lipidai, Pavyzdžiui, cholesterolio kiekis.

Acilo kofermentas A

Acyl-CoA yra aktyvuotų riebalų rūgščių liekanų pavadinimas. Nuo riebalų rūgštys yra santykinai inertiški, prieš pradėdami reaguoti, CoA juos pirmiausia turi suaktyvinti. Fermentas, būtinas aktyvavimui, yra acil-CoA sintetazė, taip pat žinoma kaip tiokinazė, kuri yra nuo CoA priklausomas fermentas. Tiokinazė lemia acilo adenilato susidarymą, pridedant ATP prie riebalų rūgšties karboksilo grupės, suskaidžius du fosfatas likučiai iš ATP. Šiame procese adenozino trifosfatas paverčiamas adenozino monofosfatu - AMP. Vėliau AMP yra atskirtas nuo aciladenilato ir šiame procese išsiskyrusi energija naudojama acilgrupės esterizacijai kofermentu A. Šį etapą taip pat katalizuoja tiokinazė. rūgštys gali reaguoti, pvz., beta-oksidacija, tik su energija turtingo junginio su CoA pavidalu. Betaoksidacijai - sočiųjų riebalų skaidymasis rūgštys - acil-CoA turi būti pernešamas į mitochondrijų matricą. Ilgos grandinės riebalų rūgštys gali peržengti vidinę mitochondrijų membraną tik naudodamos transportinę molekulę L-karnitiną. CoA perkelia acilo grupę į karnitiną, kuris riebalų rūgščių liekanas perneša į mitochondrijų matricą. Ten acilo grupę jungia kofermentas A, todėl vėl yra acil-CoA. Mitochondrijų matricoje prasideda tikroji beta oksidacija. Tai vyksta laipsniškai kartojantis keturių atskirų reakcijų sekai. Keturių atskirų reakcijų vienos sekos produktai apima riebalų rūgščių molekulę, kuri yra dvi anglis trumpesni atomai acil-CoA pavidalu ir acetilo liekana, susieta su kofermentu A, kurį sudaro du išskaidyti riebalų rūgšties C atomai. Riebalų rūgštis, kuri yra mažesnė dviem C atomais, grąžinama į pirmasis beta-oksidacijos žingsnis ir vėl patrumpėja. Ši reakcijos seka kartojama tol, kol pabaigoje lieka dvi acetil-CoA molekulės. Jie gali patekti į citrato ciklą tolesniam skaidymui arba gali būti naudojami ketoninių kūnų ar riebalų rūgščių sintezei. Be acetilo grupių perkėlimo, taip pat svarbu perkelti acilo liekanas koenzimu A. Dažnai pasitaiko acilinimo prisotinta C14 riebalų rūgštimi miristo rūgštimi, acilo liekana jungiasi su baltymo N-galine glicino liekana, tokia kaip citochromo reduktazė ir baltymų kinazė. CoA taip pat perduoda acilą iš C16 riebalų rūgšties palmitino rūgšties į seriną arba cisteinas baltymų likučiai, tokie kaip geležies transferinas receptorius, insulinas - ląstelių receptorius ir membraninius glikoproteinus imuninė sistemaTikėtina, kad šios acilinimo medžiagos leidžia baltymui prisijungti prie biomembranų. Be to, aptariama, kad acilo grupės perdavimas turi įtakos baltymo gebėjimui dalyvauti reguliuojančiuose signalo perdavimo etapuose.

4́-fosfopantetinas kaip riebalų rūgščių sintazės kofermentas

Be to, kad pantoteno rūgštis fosfopantetino pavidalu yra kofermento A sudėtinė dalis, ji atlieka svarbią funkciją kaip riebalų rūgščių sintazės acilo nešiklio baltymo (AKR) protezavimo grupė. Riebalų rūgščių sintazė reiškia daugiafunkcį baltymą, kuris sulankstytas padalijamas į skirtingas erdvines dalis. Kiekvienas iš šių skyrių turi vieną iš septynių fermentinių veiklų. Vieną iš šių skyrių sudaro acilnešio baltymas, kuriame yra periferinė SH grupė, kurią sudaro cisteinilo liekana ir centrinė SH grupė. 4‘-fosfopantetinas sudaro kovalentiškai su ja susijungusią SH grupę fosfatas grupę iki AKR serino liekanų. Sočiųjų riebalų rūgščių biosintezė vyksta tvarkinga cikliška seka, o sintezuojamos riebalų rūgštys siūlomos paeiliui atskiroms riebalų rūgščių sintazės fermentų sekcijoms. Sintezės metu 4'-fosfopantetino galinė SH grupė turi akceptoriaus vaidmenį malonilo liekanai, kuri turi būti paimta kiekvieno apdorojimo metu. Be to, jis tarnauja kaip augančių riebalų rūgščių nešiklis. Koenzimas A taip pat dalyvauja formuojant riebalų rūgštis ir jas įterpiant, pavyzdžiui, į sfingolipidus ar fosfolipidai [4, 10. Sfingolipidai yra mielino statybinės medžiagos (mielino apvalkalas neurono, ty a nervinė ląstelė) ir todėl yra svarbūs nervų signalo perdavimui. fosfolipidai priklauso membranų lipidų šeimai ir sudaro pagrindinį biomembranos dvigubo lipidų sluoksnio komponentą. Riebalų rūgščių biosintezės pradžiai CoA acetilo grupę perkelia į fermentinę SH grupę, taip pat malonilo liekaną į fermentą sujungusį 4'- riebalų rūgščių sintazės fosfopantetinas. Tarp acetilo ir malonilo radikalų vyksta kondensacija, dėl kurios susidaro beta-ketoaciltioesteris. pašalinimas of anglies dioksidas. Sumažinimas, pašalinimas of vanduoir dar vienas redukcijos rezultatas - prisotintas aciltioesteris. Kiekvieno ciklo ciklo metu riebalų rūgščių grandinę pailgina du anglies atomai. Norint susintetinti vieną molį C16 arba C18 riebalų rūgšties, starteriui reikia vieno molio acetil-CoA ir septynis. arba aštuoni molai malonil-CoA kaip papildomų C2 vienetų tiekėjai.