코엔자임 A

Coenzyme A
코엔자임 A
Coenzym A.svg
Coenzyme-A-3D-vdW.png
이름
시스템 IUPAC 이름
[(2R, 3S, 4R, 5R)-5-(6-아미노-9H-푸린-9-일)-4-히드록시-3-(포스포녹시)테트라히드로-2-푸라닐]메틸(3R)-3-히드록시-2, 2-디메틸-4-3-3-3-옥시-3-옥시-3-옥시(3-옥시)
식별자
3D 모델(JSmol)
체비
첸블
켐스파이더
드러그뱅크
ECHA 정보 카드 100.001.472 Edit this at Wikidata
케그
메쉬 코엔자임+a
유니
  • InChI=1S/C21H36N7O16P3S/c1-21(2,16(31)19(32)24-3-12(29)23-6-48)8-47(38,39)44-46(36,37)407-11(1443-34)
    키: RGJOEKWQDUBAIZ-DRCLKDXSA-N checkY
  • InChI=1/C21H36N7O16P3S/c1-21(2,16(31)19(32)24-4-3-12(29)23-5-6-48)8-47(38,39)44-46(36,37)40-7-11(1543)(1435)
    키: RGJOEKWQDUBAIZ-DRCLKDXBU
  • O=C(NCCS)CCNC(=O)C(C)(C)COP(=O)(O)OP(=O)(O)OC[C@H]3O[C@@H](n2cnc1c(nc12)N)[C@H](O)[C@H]3OP(=O)(O)o
특성.
동작하지21367163 않다
몰 질량 767.535
UV-vis (µmax) 259.5 nm[1]
흡광도 ε = 16.8 mM−1−1 cm259
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

조효소 A(CoA, SHCoA, CoASH)는 지방산의 합성과 산화, 그리고 구연산 회로에서 피루브산의 산화에 대한 역할로 유명한 조효소이다.현재까지 배열된 모든 게놈은 코엔자임 A를 기질로 사용하는 효소를 부호화하며, 세포 효소의 약 4%는 이를 기질로 사용한다(또는 티오에스테르).사람의 CoA 생합성에는 시스테인, 판토테네이트(비타민5 B), 아데노신 삼인산(ATP)[2]이 필요하다.

아세틸 형태에서, 조효소 A는 매우 다용도 분자이며, 동화 경로와 이화 경로 모두에서 대사 기능을 제공한다.아세틸-CoA는 피루브산 탈수소효소 및 카르복실화효소의 번역 후 조절 및 알로스테릭 조절에 이용되어 피루브산 합성과 [3]분해의 분열을 유지하고 지지한다.

구조 발견

코엔자임 A의 구조: 1: 3γ-포스포아데노신.2: 2인산, 무수 유기인산.판토산4: β-알라닌.5: 시스테아민.

코엔자임 A는 1946년 [4]프리츠 리프만에 의해 확인되었고, 그는 나중에 코엔자임 A의 이름도 지었다.1950년대 초 런던의 리스터 연구소에서 하버드 의과대학과 매사추세츠 [5]종합병원의 리프만과 다른 근로자들에 의해 그 구조가 결정되었다.리프만은 처음에 동물에서 아세틸 전달을 연구하려고 의도했고, 이러한 실험으로부터 그는 효소 추출물에는 없지만 동물의 모든 장기에 분명한 독특한 인자를 발견했다.그는 돼지 간에서 인자를 분리 및 정제할 수 있었고 그 기능이 콜린 [6]아세틸화에 활성화된 조효소와 관련이 있다는 것을 발견했다.Beverly Guirard, Nathan Kaplan, 그리고 다른 사람들과 함께 일하면서 판토텐산이 조효소 A의 [7][8]중심 성분이라는 것을 알아냈습니다.조효소는 "아세테이트의 활성화"를 의미하는 조효소 A로 명명되었다.1953년 프리츠 리프만은 "조효소 A의 발견과 중간 신진대사에 대한 중요성"[6][9]으로 노벨 생리의학상을 수상했다.

생합성

조효소 A는 판토텐산염(비타민 B5)에서 자연적으로 합성되는데, 판토텐산염은 고기, 채소, 곡물, 콩류, 달걀, [10]우유와 같은 식품에서 발견됩니다.인간과 대부분의 생물에서 판토텐산염은 다양한 [11]기능을 가진 필수 비타민이다.대장균을 포함한 일부 식물과 박테리아에서는 판토텐산염이 신규로 합성될 수 있기 때문에 필수적인 것으로 간주되지 않는다.이들 박테리아는 아미노산 아스파르트산 및 발린 생합성 [12]대사물로부터 판토텐산염을 합성한다.

모든 생물에서 조효소 A는 4개의 ATP, 판토텐산염 및 시스테인을[13] 필요로 하는 5단계 과정으로 합성됩니다(그림 참조).

판토텐산으로부터의 CoA 합성의 생합성 경로 상세.
  1. 판토텐산염(비타민B5)은 판토텐산인산화효소(PanK; CoaA; CoaX)에 의해 4γ-포스판토텐산염으로 인산화된다.이것은 CoA 생합성의 헌신적인 단계이며 ATP를 [12]필요로 한다.
  2. 포스포판테노일시스테인 합성효소(PPCS; CoaB)에 의해 시스테인이 4γ-포스판토텐산에 첨가되어 4'-포스포-N-판토테노일시스테인(PPC)을 형성한다.이 단계는 ATP 가수분해와 [12]결합된다.
  3. PPC는 포스포판테노일시스테인탈카르복실화효소(PPC-DC; CoaC)에 의해 4γ-포스판테인으로 탈탄산된다.
  4. 포스포판테인아데닐전달효소(COASY;PPAT;CoaD)에 의해 4γ-포스판테인이 아데닐화(또는 보다 적절하게 AMPyl화)되어 탈포스포-CoA를 형성한다.
  5. 마지막으로 탈인산화효소 A인산화효소(COASY, DPCK, CoA)에 의해 탈인산-CoA가 조효소 A로 인산화된다.이 마지막 단계에는 [12]ATP가 필요합니다.

괄호 안의 효소 명명법 약어는 각각 포유류, 다른 진핵생물 및 원핵생물 효소를 나타냅니다.포유동물에서 4단계와 5단계는 COASY라고 불리는 2기능성 [14]효소에 의해 촉매된다.이 경로는 생성물 억제에 의해 조절된다.CoA는 판토텐산인산화효소(Pantothenate Kinase)에 대한 경쟁적 억제제이며, 이는 [12]보통 ATP와 결합한다.조효소 A, ADP 3개, 일인산 1개, 2인산 1개를 [13]생합성으로부터 수확한다.

조효소 A는 세포 내 조효소 A의 수치가 낮아지고 데노보 경로가 [15]손상되었을 때 대체 경로를 통해 합성될 수 있다.이러한 경로에서 4γ-포스포판테인을 생산하기 위해서는 식품과 같은 외부 공급원으로부터 조효소 A를 공급해야 한다.엑토뉴클레오티드 피로인산염(ENPP)은 조효소 A를 유기체의 안정적인 분자인 4γ-포스판테인으로 분해한다.아실 캐리어 단백질(ACP)(ACP 합성효소 및 ACP 분해 등)도 4γ-포스포판테인을 생성하기 위해 사용된다.이 경로를 통해 세포에서 4γ-포스판테인이 보충되고 효소, PPAT 및 PPCK를 [16]통해 조효소 A로 변환됩니다.

상업 생산

코엔자임 A는 효모 추출을 통해 상업적으로 생산되지만, 이는 비효율적인 공정(수율 약 25mg/kg)으로 인해 값비싼 제품이 된다.CoA를 합성 또는 반합성적으로 생성하는 다양한 방법이 조사되었지만 현재 산업 규모로 운영되는 [17]방법은 없습니다.

기능.

지방산 합성

조효소 A는 화학적으로 티올이기 때문에 카르본산과 반응하여 티오에스터를 형성할 수 있어 아실기 운반체 역할을 한다.그것은 지방산을 세포질에서 미토콘드리아로 전달하는 것을 돕는다.아실기를 운반하는 코엔자임A 분자를 아실-CoA라고도 한다.아실기에 부착되지 않은 경우 일반적으로 'CoASH' 또는 'HSCoA'라고 합니다.이 과정은 세포막 구조에 필수적인 세포 내 지방산의 생산을 촉진합니다.

코엔자임 A는 또한 아실 캐리어 단백질 및 포밀테트라히드로폴산탈수소효소 [18][19]등의 단백질에 보철기로 첨가되는 포스포판테인 그룹의 공급원이다.

CoA가 셀에서 발신되어 사용되는 소스 중 일부는 셀에서 사용됩니다.

에너지 생산

조효소 A는 구연산 회로의 반응 메커니즘에 필요한 5가지 중요한 조효소 중 하나이다.아세틸-코엔자임 A 형태는 구연산 회로에서 주요 입력물이며 당분해, 아미노산 대사 및 지방산 베타 산화를 통해 얻어진다.이 과정은 신체의 주요 이화 경로이며 탄수화물, 아미노산, [20]지질과 같은 세포의 구성 요소를 분해하는 데 필수적입니다.

규정

과도한 포도당이 있을 때,[21] 지방산 합성을 위해 세포에서 조효소 A가 사용된다.이 과정은 지방산 합성의 기탁 단계를 촉매하는 아세틸-CoA 카르복실화효소의 조절에 의해 구현된다.인슐린은 아세틸-CoA 카르복실화효소를 자극하는 반면 에피네프린과 글루카곤은 활성을 [22]억제한다.

세포 기아 중에 조효소 A가 합성되어 세포 내 지방산을 미토콘드리아로 운반한다.여기서 아세틸-CoA는 산화 [21]및 에너지 생산을 위해 생성된다.구연산회로에서 조효소 A는 피루브산탈수소효소 자극에서 알로스테릭 조절제로 작용한다.

새로운 연구는 단백질 CoAlation이 산화적 스트레스 반응 조절에 중요한 역할을 한다는 것을 발견했다.단백질 CoAlation은 세포 내 S-글루타티오닐화와 유사한 역할을 하며, 세포 표면의 시스테인 중 티올기의 비가역적 산화를 방지함과 동시에 산화적 또는 대사적 [23]스트레스에 반응하여 효소 활성을 직접 조절한다.

생물 연구에 사용

조효소 A는 유리산 및 리튬 또는 나트륨 소금으로서 다양한 화학 공급 업체로부터 구할 수 있다.코엔자임 A의 유리산은 [24]-20 °C에서 보관하면 6개월 후 약 5%의 분해가 관찰되고 37 [25]°C에서 1개월 후 거의 완전한 분해가 관찰될 정도로 불안정하다.CoA의 리튬 및 나트륨 염은 보다 안정적이며 다양한 온도에서 [26]수개월 동안 거의 분해되지 않습니다.코엔자임 A 수용액은 pH 8 이상에서 불안정하며, 25°C 및 pH 8에서 24시간 후 활성의 31%가 손실된다. CoA 표준 용액은 pH 2-6에서 동결될 때 비교적 안정적이다.CoA 활성 손실의 주요 경로는 CoA에서 CoA 이황화물로의 공기 산화일 수 있습니다.CoA-S-S-글루타티온과 같은 CoA 혼합 황화물은 CoA의 [24]상용 제조 과정에서 일반적으로 알려진 오염 물질이다.CoA 이황화물 및 CoA 이황화물과 디티오트레이톨, 2-메르캅토에탄올 등의 환원제를 혼합하여 유리 CoA를 재생시킬 수 있다.

조효소 A활성화 아실기의 비유출 목록

참고 항목: 카테고리:코엔자임 A의 티오에스테르

레퍼런스

  1. ^ a b Dawson, Rex M. C.; Elliott, Daphne C.; Elliott, William H.; Jones, Kenneth M. (2002). Data for Biochemical Research (3rd ed.). Clarendon Press. p. 119. ISBN 978-0-19-855299-4.
  2. ^ Daugherty, Matthew; Polanuyer, Boris; Farrell, Michael; Scholle, Michael; Lykidis, Athanasios; de Crécy-Lagard, Valérie; Osterman, Andrei (2002). "Complete Reconstitution of the Human Coenzyme: A Biosynthetic Pathway via Comparative Genomics". Journal of Biological Chemistry. 277 (24): 21431–21439. doi:10.1074/jbc.M201708200. PMID 11923312.
  3. ^ "Coenzyme A: when small is mighty". www.asbmb.org. Archived from the original on 2018-12-20. Retrieved 2018-12-19.
  4. ^ Lipmann, Fritz; Nathan O., Kaplan (1946). "A common factor in the enzymatic acetylation of sulfanilamide and of choline". Journal of Biological Chemistry. 162 (3): 743–744. doi:10.1016/S0021-9258(17)41419-0.
  5. ^ Baddiley, J.; Thain, E. M.; Novelli, G. D.; Lipmann, F. (1953). "Structure of Coenzyme A". Nature. 171 (4341): 76. Bibcode:1953Natur.171...76B. doi:10.1038/171076a0. PMID 13025483. S2CID 630898.
  6. ^ a b Kresge, Nicole; Simoni, Robert D.; Hill, Robert L. (2005-05-27). "Fritz Lipmann and the Discovery of Coenzyme A". Journal of Biological Chemistry. 280 (21): e18. ISSN 0021-9258. Archived from the original on 2019-04-12. Retrieved 2017-10-24.
  7. ^ Lipmann, Fritz; Kaplan, Nathan O.; Novelli, G. David; Tuttle, L. Constance; Guirard, Beverly M. (1947). "Coenzyme for Acetylation, A Pantothenic Acid Derivative". Journal of Biological Chemistry. 167 (3): 869–870. doi:10.1016/S0021-9258(17)30973-0. PMID 20287921.
  8. ^ Lipmann, Fritz.; Kaplan, Nathan O.; Novelli, G. David; Tuttle, L. Constance; Guirard, Beverly M. (September 1950). "Isolation of Coenzyme A". Journal of Biological Chemistry. 186 (1): 235–243. doi:10.1016/S0021-9258(18)56309-2. PMID 14778827.
  9. ^ "Fritz Lipmann – Facts". Nobelprize.org. Nobel Media AB. 2014. Retrieved 8 November 2017.
  10. ^ "Vitamin B5 (Pantothenic acid)". University of Maryland Medical Center. Retrieved 2017-11-08.
  11. ^ "Pantothenic Acid (Vitamin B5): MedlinePlus Supplements". medlineplus.gov. Archived from the original on 2017-12-22. Retrieved 2017-12-10.
  12. ^ a b c d e Leonardi, Roberta; Jackowski, Suzanne (April 2007). "Biosynthesis of Pantothenic Acid and Coenzyme A". EcoSal Plus. 2 (2). doi:10.1128/ecosalplus.3.6.3.4. ISSN 2324-6200. PMC 4950986. PMID 26443589.
  13. ^ a b Leonardi, R.; Zhang, Y.-M.; Rock, C. O.; Jackowski, S. (2005). "Coenzyme A: back in action". Progress in Lipid Research. 44 (2–3): 125–153. doi:10.1016/j.plipres.2005.04.001. PMID 15893380.
  14. ^ Evers, Christina; Seitz, Angelika; Assmann, Birgit; Opladen, Thomas; Karch, Stephanie; Hinderhofer, Katrin; Granzow, Martin; Paramasivam, Nagarajan; Eils, Roland; Diessl, Nicolle; Bartram, Claus R.; Moog, Ute (July 2017). "Diagnosis of CoPAN by whole exome sequencing: Waking up a sleeping tiger's eye". American Journal of Medical Genetics Part A. 173 (7): 1878–1886. doi:10.1002/ajmg.a.38252. PMID 28489334. S2CID 27153945.
  15. ^ de Villiers, Marianne; Strauss, Erick (October 2015). "Metabolism: Jump-starting CoA biosynthesis". Nature Chemical Biology. 11 (10): 757–758. doi:10.1038/nchembio.1912. ISSN 1552-4469. PMID 26379022.
  16. ^ Sibon, Ody C. M.; Strauss, Erick (October 2016). "Coenzyme A: to make it or uptake it?". Nature Reviews Molecular Cell Biology. 17 (10): 605–606. doi:10.1038/nrm.2016.110. ISSN 1471-0080. PMID 27552973. S2CID 10344527.
  17. ^ Mouterde, Louis M. M.; Stewart, Jon D. (19 December 2018). "Isolation and Synthesis of One of the Most Central Cofactors in Metabolism: Coenzyme A" (PDF). Organic Process Research & Development. 23: 19–30. doi:10.1021/acs.oprd.8b00348. S2CID 92802641.
  18. ^ Elovson, J.; Vagelos, P. R. (July 1968). "Acyl carrier protein. X. Acyl carrier protein synthetase". J. Biol. Chem. 243 (13): 3603–11. doi:10.1016/S0021-9258(19)34183-3. PMID 4872726.
  19. ^ Strickland, K. C.; Hoeferlin, L. A.; Oleinik, N. V.; Krupenko, N. I.; Krupenko, S. A. (January 2010). "Acyl carrier protein-specific 4′-phosphopantetheinyl transferase activates 10-formyltetrahydrofolate dehydrogenase". Journal of Biological Chemistry. 285 (3): 1627–1633. doi:10.1074/jbc.M109.080556. PMC 2804320. PMID 19933275.
  20. ^ Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2002). "Molecular Biology of the Cell (4th ed.): Chapter 2: How Cells Obtain Energy from Food". {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  21. ^ a b Shi, Lei; Tu, Benjamin P. (April 2015). "Acetyl-CoA and the Regulation of Metabolism: Mechanisms and Consequences". Current Opinion in Cell Biology. 33: 125–131. doi:10.1016/j.ceb.2015.02.003. ISSN 0955-0674. PMC 4380630. PMID 25703630.
  22. ^ Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L.; Stryer, Lubert (2002). "Acetyl Coenzyme A Carboxylase Plays a Key Role in Controlling Fatty Acid Metabolism". {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  23. ^ Tsuchiya, Yugo; Peak-Chew, Sew Yeu; Newell, Clare; Miller-Aidoo, Sheritta; Mangal, Sriyash; Zhyvoloup, Alexander; Baković, Jovana; Malanchuk, Oksana; Pereira, Gonçalo C. (2017-07-15). "Protein CoAlation: a redox-regulated protein modification by coenzyme A in mammalian cells". Biochemical Journal. 474 (14): 2489–2508. doi:10.1042/BCJ20170129. ISSN 0264-6021. PMC 5509381. PMID 28341808.
  24. ^ a b Dawson, R. M. C. (1989). Data for biochemical research. Oxford: Clarendon Press. pp. 118–119. ISBN 978-0-19-855299-4.
  25. ^ "Datasheet for free acid coenzyme A" (PDF). Oriental Yeast Co., LTD.
  26. ^ "Datasheet for lithium salt coenzyme A" (PDF). Oriental Yeast Co., LTD.

참고 문헌

Wikimedia Commons에는 Coenzyme A와 관련된 미디어가 있습니다.