Pantoteenihappo (B5-vitamiini): Toiminnot

Välittäjäaineenvaihdunta

Pantoteenihappo, koentsyymin A muodossa, osallistuu monireaktioihin välittäjäaineenvaihdunnassa. Tämä sisältää energian, hiilihydraattien, rasvan ja aminohappojen aineenvaihdunnan. Sille on tunnusomaista aineenvaihduntareitit, jotka esiintyvät anabolisen ja katabolisen aineenvaihdunnan rajapinnoissa. anaboliset - rakentamisprosessit sisältävät suurmolekyylisten solukomponenttien, kuten hiilihydraatteja, proteiinit ja rasvat pienemmistä molekyylit ATP: n avulla. Katabolisille - hajoaville - reaktioille on tunnusomaista suurten ravinteiden hapettava hajoaminen molekyylit, Kuten hiilihydraatteja, rasvat ja proteiinit, pienempiin yksinkertaisempiin molekyylit, kuten pentoosi tai heksoosi, rasvahapot, aminohapot, hiili dioksidi ja vesi. Kataboliaan liittyy energian vapautuminen ATP: n muodossa. Koentsyymi A: n olennainen tehtävä on asyyliryhmien siirtäminen. Tässä prosessissa CoA muodostaa toisaalta yhteyden siirrettävään asyylitähteeseen ja toisaalta yhteydet tärkeisiin entsyymit välittäjäaineenvaihdunnan. Tällä tavoin sekä asyyliryhmät että entsyymit aktivoituvat, jolloin ne voivat käydä läpi tietyt kemialliset reaktiot kehossa riittävällä nopeudella. Ilman koentsyymiä A sitoutumiskumppanit olisivat paljon reaktiivisempia. Asyyliryhmän siirto koentsyymi A: lla tapahtuu seuraavasti. Ensimmäisessä vaiheessa koentsyymi A, joka on löyhästi sitoutunut apoentsyymiin - entsyymin proteiiniosaan - ottaa asyyliryhmän sopivalta luovuttajalta, kuten pyruvaatti, alkaani tai rasvahapot. Sidos CoA: n ja asyylin välillä tapahtuu koentsyymi A -molekyylin kysteamiinitähteen SH-ryhmän (tioliryhmä) ja asyylin karboksyyliryhmän (COOH) välillä. Tätä sidosta kutsutaan tioesterisidokseksi. Siinä on erittäin paljon energiaa ja sillä on suuri ryhmänsiirtopotentiaali. Tunnettuja tioesterisidoksia ovat esimerkiksi asetyyli-, propionyyli- ja malonyyli-CoA sekä rasvahappo-CoA-tioesteri.Lopuksi koentsyymin A SH-ryhmä edustaa sen reaktiivista ryhmää, minkä vuoksi koentsyymi A lyhennetään usein CoA: ksi -SH. Toisessa vaiheessa koentsyymi A hajoaa yhdestä apoentsyymistä asyylitähteen yhteydessä asyyli-CoA: na ja siirtyy toiseen apoentsyymiin. Viimeisessä vaiheessa entsyymiin sitoutunut CoA siirtää asyyliryhmän sopivaan akseptoriin, kuten oksaloasetaattiin tai rasvahapposyntaasiin, ja useita entsyymikatalysoituja reaktioita voi esiintyä myös asyyliryhmän hankinnan ja CoA: n vapautumisen välillä. Esimerkiksi asyyliryhmän rakennetta voidaan muuttaa sitoutumisen aikana koentsyymiin A - esimerkiksi propionihapon entsymaattinen muutos sukkinaatiksi - pantoteenihapon osuus koentsyyminä A aminohappometaboliaan:

Entsymaattinen hajoaminen:

  • Isoleusiini, leusiini ja tryptofaania asetyyli-CoA: ksi.
  • Valiinista metyylimalonyyli-CoA: ksi
  • Isoleusiini propionyyli-CoA: ksi
  • Fenyylialaniini, tyrosiini, lysiini ja tryptofaani asetoasetyyli-CoA: ksi
  • Leusiini 3-hydroksi-3-metyyliglutaryyli-CoA: ksi

Pantoteenihapolla on edelleen keskeinen rooli

Solun muokkaus proteiinit. Asyyli- ja asetylointireaktiot voivat vastaavasti vaikuttaa voimakkaasti proteiinien aktiivisuuteen, rakenteeseen ja lokalisointiin. Yleisin modifikaatio on asetyyliryhmän siirto CoA: lla peptidiketjun N-terminaaliseen päähän, yleensä metioniini, alaniini Tämän asetyloinnin mahdollisena toimintana keskustellaan soluproteiinien suojaamisesta proteolyyttiseltä hajoamiselta. asetyylikoliini, pantoteenihappo on välttämätöntä tauriini ja 2-aminoetaanisulfonihappo, vastaavasti. Tauriini on stabiili lopputuote aineenvaihdunnassa rikki-sisältävät aminohapot kysteiini ja metioniini. Aminohappomainen yhdiste toimii toisaalta a välittäjäaine (lähetti-aine) ja toisaalta palvelee nesteen stabiloimiseksi tasapaino soluissa. Lisäksi, tauriini osallistuu immuunijärjestelmä ja estää tulehduksen.

Asetyylikoentsyymi A

Välitöntä aineenvaihduntaa varten merkittävin esterin koentsyymi A aktivoituu etikkahappoSe on katabolisten hiilihydraattien, rasva- ja aminohappo- tai proteiinimetabolian lopputuote. Asetyyli-CoA muodostuu hiilihydraatteja, rasvat ja proteiinit voidaan viedä sitraattisykliin siirtämällä asetyyliryhmä oksaloasetaatiksi CoA-riippuvaisella sitraattisyntaasilla sitraatin muodostamiseksi, jossa se voidaan hajottaa kokonaan hiili dioksidi ja vesi energian tuottamiseksi ATP: n muodossa. Sitraattisyklin tärkein CoA-johdannainen on aktivoitu meripihkahappo, sukkinyyli-CoA. Se muodostuu alfa-ketoglutaraatista CoA-riippuvaisen alfa-ketoglutaraattidehydrogenaasin dekarboksylointireaktion seurauksena. Toisen CoA: sta riippuvan entsyymin vaikutuksesta sukkinyyli-CoA: n reaktio glysiinin kanssa johtaa delta-aminolevuliinihapon muodostumiseen. Jälkimmäinen on koriinirenkaan edeltäjä vitamiini B12 ja porfyriinirengas sytokromeissa samoin kuin hemiproteiinit, kuten hemoglobiini. sisään pantoteenihappo puute, anemia (anemia) esiintyy eläinkokeissa alijäämän vuoksi hemoglobiiniKatabolisten metabolisten prosessien lisäksi asetyyli-CoA osallistuu seuraaviin synteeseihin:

  • Rasvahapot, triglyseridejäja fosfolipidit.
  • Ketonirungot - asetoasetaatti, asetoni ja beetahydroksibutiinihappo.
  • Steroidit, kuten kolesteroli, sappihapot, ergosteroli - ergokalsiferolin ja D2-vitamiinin edeltäjä, lisämunuaiset ja sukupuoli hormonit.
  • Kaikki isoprenoidiyksiköistä koostuvat komponentit, kuten ubikinoni ja koentsyymi Q, vastaavasti lipofiilisen isoprenoidisen sivuketjun kanssa - mevalonihappo on isoprenoidien esiaste ja muodostuu kondensoimalla kolme asetyyli-CoA-molekyyliä.
  • Heme - rautaa sisältävä porfyriinikompleksi, joka löytyy proteesiproteesina sytokromeina tunnetuista proteiineista; tärkeimpiä johdettuja hemoproteiineja ovat hemoglobiini (veripigmentti), myoglobiini ja mitokondrioiden hengitysketjun ja lääkkeitä hajottavien järjestelmien sytokromit - P450
  • Asetyylikoliini, yksi tärkeimmistä välittäjäaineista aivot - esimerkiksi se välittää herätteen siirtymisen hermon ja lihaksen välillä hermo-lihaksen päätylevyssä ja siirron kahdesta hermosolusta, jotka on kytketty sarjaan autonomisessa hermosto, ts. sekä sympaattisessa että parasympaattisessa hermostossa
  • Glykoproteiinien ja glykolipidien, kuten N-asetyyliglukosamiinin, N-asetyyligalaktosamiinin ja N-asetyylineuroamiinihapon, tärkeiden komponenttien sokerien muodostuminen - glykoproteiinit palvelevat esimerkiksi solukalvojen rakenteellisina komponentteina, erilaisten limakalvojen limaa (limaa), hormonit, kuten tyrotropiini, immunoglobuliinit ja interferonit ja solujen vuorovaikutukseen kalvoproteiinien kautta; glykolipidit osallistuvat myös solukalvojen rakentamiseen

Lisäksi asetyyli-CoA reagoi huumeet, Kuten sulfonamidit, joka on asetyloitava niiden erittymisen vuoksi maksa. Siten asetyyli-CoA edistää vieroitus of huumeetPeptidin asetylointi hormonit pilkkomisensa aikana polypeptidin esiasteesta vaikuttaa heidän aktiivisuuteensa eri tavoin. Esimerkiksi epinefriinin toiminta estyy asetyyliryhmän siirtymisen seurauksena peptidiketjun N-terminaaliseen päähän, kun taas melanosyyttejä stimuloiva hormoni-MHS aktivoituu asetyloimalla. metabolia, joka liittyy asetyyli-CoA: n muodostumiseen ja hajoamiseen:

  • Pyruvate dehydrogenaasi - glykolyysin jälkeen (glukoosi hajoaminen), tämä entsyymikompleksi johtaa pyruvaatin oksidatiiviseen dekarboksylaatioon asetyyli-CoA: ksi.
  • Asetyyli-CoA-karboksylaasi - asetyyli-CoA: n muuttuminen malonyyli-CoA: ksi rasvahapposynteesiin.
  • Asyyli-CoA-dehydrogenaasi, t-enoli-CoA-hydraasi, beeta-hydroksiasyyli-CoA-dehydrogenaasi, tiolaasi - tyydyttyneiden rasvahappojen hajoaminen beeta-hapetuksen yhteydessä asetyyli-CoA: ksi; beeta-hapetuksessa kaksi hiiliatomia erotetaan aina rasvahaposta peräkkäin asetyyli-CoA: n muodossa - esimerkiksi tyydyttyneen palmitiinihapon hajoaminen - C16: 0 - muodostuu kahdeksan asetyyli-CoA-molekyyliä
  • Tioloaasi, 3-hydroksi-3-metyyliglutaryyli-CoA-reduktaasi - HMG-reduktaasi - entinen entsyymi johtaa asetyyli-CoA: n muuttumiseen 3-hydroksi-3-metyyliglutaryyli-CoA: ksi, joka voi edelleen reagoida muodostaen ketonikappaleita; HMG-reduktaasi vähentää HMG-CoA: n mevalonaatiksi ryhmään kuuluvien steroidien synteesiin lipidejä, Kuten kolesteroli.

Asyylikoentsyymi A

Asyyli-CoA on nimi aktivoidulle rasvahappotähteelle, koska rasvainen hapot ovat suhteellisen inerttejä, CoA: n on ensin aktivoitava ne, ennen kuin ne voivat käydä läpi reaktioita. Aktivaation kannalta ratkaiseva entsyymi on asyyli-CoA-syntetaasi, joka tunnetaan myös nimellä tiokinaasi, joka on CoA-riippuvainen entsyymi. Tiokinaasi johtaa asyyliadenylaatin muodostumiseen lisäämällä ATP: tä rasvahapon karboksyyliryhmään katkaisemalla kaksi fosfaatti tähteet ATP: stä. Tässä prosessissa adenosiini trifosfaatti muuntuu adenosiinimonofosfaatiksi - AMP. Sen jälkeen AMP irrotetaan asyyliadenylaatista ja tässä prosessissa vapautunut energia käytetään asyyliryhmän esteröintiin koentsyymillä A. Tätä vaihetta katalysoi myös tiokinaasi. hapot kykenevät reaktioihin, kuten beeta-hapettumiseen, vain energiarikkaan yhdisteen muodossa CoA: n kanssa. beeta-hapetukseen - tyydyttyneiden rasvahappojen hajoaminen hapot - asyyli-CoA on kuljetettava mitokondrioiden matriisiin. Pitkäketjuiset rasvahapot voivat ylittää sisäisen mitokondriomembraanin vain kuljetusmolekyylin L-karnitiinin avulla. CoA siirtää asyyliryhmän karnitiiniin, joka kuljettaa rasvahappotähteen mitokondrioiden matriisiin. Siellä asyyliryhmä on sitoutunut koentsyymi A: lla, joten asyyli-CoA: ta on taas läsnä. Mitokondrioiden matriisissa todellinen beetahapetus alkaa. Se tapahtuu vaiheittain neljän yksittäisen reaktion toistuvassa jaksossa. Neljän yksittäisen reaktion yksittäisen sekvenssin tuotteet sisältävät kaksi rasvahappomolekyyliä hiili lyhyemmät atyylit asyyli-CoA: n muodossa ja asetyylitähde, joka on sitoutunut koentsyymiin A, joka koostuu kahdesta irrotetusta rasvahapon C-atomista. Kaksi C-atomia pienempi rasvahappo palautetaan beetahapetuksen ensimmäinen vaihe ja lyhenee uudelleen. Tätä reaktiosekvenssiä toistetaan, kunnes kaksi asetyyli-CoA-molekyyliä on jäljellä. Ne voivat siirtyä sitraattisykliin hajoamista varten tai niitä voidaan käyttää ketonirunkojen tai rasvahappojen synteesiin. Asetyyliryhmien siirtämisen lisäksi asyylitähteiden siirtyminen koentsyymi A: n kautta on myös tärkeää. Asylaatioita kyllästetyn C14-rasvahapon myristiinihapon kanssa tapahtuu usein, asyylitähteen ollessa sitoutunut proteiinin, kuten sytokromireduktaasin ja proteiinikinaasin, N-terminaaliseen glysiinitähteeseen. CoA siirtää myös asyylin C16-rasvahappo-palmitiinihaposta seriiniin tai kysteiini proteiinitähde, kuten rauta- transferriini reseptori, insuliini - reseptori ja solun kalvoglykoproteiinit immuunijärjestelmäOletettavasti näiden asylaatioiden avulla proteiini sitoutuu biomembraaneihin. Lisäksi keskustellaan siitä, että asyyliryhmän siirto vaikuttaa proteiinin kykyyn osallistua signaalinsiirron säätelyvaiheisiin.

4'-fosfopanteteiini rasvahapposyntaasin koentsyyminä

Sen lisäksi, että pantoteenihapolla fosfopanteteiinin muodossa on merkitys koentsyymi A: n rakennusmateriaalina, sillä on tärkeä tehtävä rasvahapposyntaasin asyylikantajaproteiinin (ACP) proteesiryhmänä. Rasvahapposyntaasi edustaa monikäyttöistä proteiinia, joka on jaettu eri tilaosiin taittamalla. Jokaisella näistä osista on yksi seitsemästä entsymaattisesta aktiivisuudesta. Yksi näistä osista koostuu asyylikantajaproteiinista, joka sisältää perifeerisen SH-ryhmän, jonka muodostavat kysteinyylitähde ja keskeinen SH-ryhmä. 4'-fosfopanteteiini muodostaa keskeisen SH-ryhmän sitoutumalla siihen kovalenttisesti fosfaatti Tyydyttyneiden rasvahappojen biosynteesi etenee järjestyksellisessä syklisessä sekvenssissä, jolloin syntetisoitavat rasvahapot tarjotaan vuorotellen rasvahapposyntaasin yksittäisille entsyymiosioille. Synteesin aikana 4'-fosfopanteteiinin terminaalisella SH-ryhmällä on jokaisessa käsittelyssä otettavan malonyylitähteen hyväksyjän rooli. Lisäksi se toimii kasvavan rasvahapon kantajana. Koentsyymi A on mukana myös rasvahappojen muodostuksessa ja niiden liittämisessä esimerkiksi sfingolipideihin tai fosfolipidit [4, 10. Sfingolipidit ovat myeliinin rakennuspalikoita (myeliinivaippa neuronin eli a hermosolu) ja ovat siten tärkeitä hermosignaalin siirrossa. fosfolipidit kuuluvat kalvolipidiperheeseen ja muodostavat pääkomponentin biomembraanin lipidikaksoiskerroksessa. Rasvahappojen biosynteesin aloittamiseksi CoA siirtää asetyyliryhmän entsymaattiseen SH-ryhmään sekä malonyylitähteen entsyymiin sitoutuneeseen 4'- rasvahapposyntaasin fosfopanteetiini. Asetyyli- ja malonyyliradikaalien välillä tapahtuu kondensaatiota, mikä johtaa beeta-ketoasyylitioesterin muodostumiseen. eliminointi of hiilidioksidi. Vähennys, eliminointi of vesija toinen pelkistys johtaa tyydyttyneeseen asyylitioesteriin. Jokaisessa syklisessä syklissä rasvahappoketjua pidennetään kahdella hiiliatomilla. Yhden moolin C16- tai C18-rasvahapon syntetisoimiseksi tarvitaan yksi mooli asetyyli-CoA: ta aloittajana ja seitsemän. tai kahdeksan moolia malonyyli-CoA: ta C2-lisäyksiköiden toimittajina.