Введение

Коэнзим, примечательный своей ролью в синтезе и окислении.
chembox
| Verifiedfields = изменено
| verifiedrevid = 476994860
| Name =
| ImageFile = Coenzym A.svg
| ImageSize = 350px
| ImageFile2 = Coenzyme A 3D balls.png
| ImageSize2 = 350px
| ImageFile3 = Coenzyme A 3D vdW.png
| ImageSize3 = 350px
| IUPACName =
| OtherNames =
| SystematicName = [(2R,3S,4R,5R) 5 (6-амино-9H-пурин-9-ил)-4-гидрокси-3-(фосфоноокси)тетрагидро-2-фуранил]метил (3R)-3-гидрокси-2,2-диметил-4-оксо-4-({3-оксо-3-[(2-сульфанилэтил)амино]пропил}амино)бутил дигидрогендифосфат
| Section1 =
| Section2 = Chembox Properties
| Formula = C21H36N7O16P3S
| MolarMass = 767.535
| Appearance =
| Density =
| MeltingPt =
| BoilingPt =
| LambdaMax = 259.5 нм
| Absorbance = ε259 = 16.8 мМ⁻¹ см⁻¹

В форме ацетил-КоА коэнзим А является высоко универсальной молекулой, выполняющей метаболические функции как в анаболических, так и в катаболических путях. Ацетил-КоА используется в посттрансляционной регуляции и аллостерической регуляции пируватдегидрогеназы и карбоксилазы для поддержания и регуляции распределения синтеза и деградации пирувата.

Открытие структуры

Коэнзим А был идентифицирован Фрицем Липманом в 1946 году, который впоследствии и дал ему название. Его структура была установлена в начале 1950-х годов в Институте Листера в Лондоне совместно Липманом и другими исследователями из Гарвардской медицинской школы и Массачусетской общей больницы. Изначально Липман планировал изучать перенос ацетильной группы у животных, и в ходе этих экспериментов он заметил уникальный фактор, отсутствующий в ферментных экстрактах, но обнаруживаемый во всех органах животных. Ему удалось выделить и очистить этот фактор из печени свиней и выяснить, что его функция связана с коэнзимом, активным в ацетилировании холина. Работы, проведённые совместно с Беверли Гирар, Натаном Капланом и другими, показали, что пантотеновая кислота является ключевым компонентом коэнзима А. Коэнзим получил название коэнзим А, отражающее его роль в "активации ацетата". В 1953 году Фриц Липман был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине "за открытие коэнзима А и его значение для метаболизма".

Коммерческое производство

Коэнзим А производится в коммерческих масштабах путем экстракции из дрожжей, однако это неэффективный процесс (выход составляет примерно 25 мг/кг), что приводит к высокой стоимости продукта. Исследовались различные способы синтетического или полусинтетического получения кофермента А, но ни один из них в настоящее время не используется в промышленных масштабах.

Синтез жирных кислот

Поскольку коэнзим А, с химической точки зрения, является тиолом, он может реагировать с карбоновыми кислотами, образуя тиоэфиры, и таким образом функционирует как переносчик ацильной группы. Он способствует переносу жирных кислот из цитоплазмы в митохондрии. Молекула коэнзима А, несущая ацильную группу, также называется ацил-КоА. Когда он не связан с ацильной группой, его обычно обозначают как CoASH или HSCoA. Этот процесс облегчает синтез жирных кислот в клетках, которые необходимы для структуры клеточных мембран. Коэнзим А также является источником фосфопантетеиновой группы, которая добавляется в качестве протетической группы к белкам, таким как белок-носитель ацила и формилтетрагидрофолатдегидрогеназа.

Производство энергии

Коэнзим А – один из пяти важнейших коэнзимов, необходимых для механизма реакций цикла лимонной кислоты. Его форма – ацетил-коэнзим А – является основным субстратом цикла лимонной кислоты и образуется в результате гликолиза, метаболизма аминокислот и бета-окисления жирных кислот. Этот процесс представляет собой основной катаболический путь в организме и играет ключевую роль в расщеплении строительных блоков клетки, таких как углеводы, аминокислоты и липиды.

Регулирование

При избытке глюкозы коэнзим А используется в цитозоле для синтеза жирных кислот. Этот процесс реализуется посредством регуляции ацетил-КоА карбоксилазы, которая катализирует лимитирующую стадию синтеза жирных кислот. Инсулин стимулирует ацетил-КоА карбоксилазу, а эпинефрин и глюкагон ингибируют её активность. При клеточном голодании коэнзим А синтезируется и транспортирует жирные кислоты из цитозоля в митохондрии. Там ацетил-КоА образуется для окисления и выработки энергии. Эта обратимая модификация называется белковой КоАляцией (Протеин S-SCoA), которая играет аналогичную роль с белковым S-глутатионилированием, предотвращая необратимое окисление тиольной группы остатков цистеина. С использованием антител к коэнзиму А и методов жидкостной хроматографии-тандемной масс-спектрометрии (ЖХ-МС/МС) было идентифицировано более 2000 КоА-модифицированных белков из клеток млекопитающих и бактерий, подвергшихся стрессу. Большинство этих белков участвуют в клеточном метаболизме и стрессовом ответе. Для восстановления активности белка важную роль играют антиоксидантные ферменты, которые восстанавливают дисульфидную связь между коэнзимом А и цистеиновым остатком белка. Этот процесс называется белковой деКоАляцией. На данный момент показано, что два бактериальных белка – тиоредоксин А и тиоредоксин-подобный белок (YtpP) – способны деКоАлировать белки.

Использование в биологических исследованиях

Коэнзим А доступен у различных поставщиков химических веществ в виде свободной кислоты и солей лития или натрия. Свободная кислота коэнзима А заметно нестабильна, при этом наблюдается около 5% деградации после 6 месяцев хранения при -20 °C. Литиевые и натриевые соли коэнзима А более стабильны, и за несколько месяцев при различных температурах отмечается незначительная деградация. Водные растворы коэнзима А нестабильны при pH выше 8, при этом 31% активности теряется в течение 24 часов при 25 °C и pH 8. Штоковые растворы коэнзима А относительно стабильны при замораживании при pH 2–6. Основным путем потери активности коэнзима А, вероятно, является окисление кислородом воздуха до дисульфидов коэнзима А. Смешанные дисульфиды коэнзима А, такие как коэнзим А S–S глутатион, часто встречаются в качестве примесей в коммерческих препаратах коэнзима А. Свободный коэнзим А может быть регенерирован из дисульфида коэнзима А и смешанных дисульфидов коэнзима А с использованием восстановителей, таких как дитиотрейтол или 2-меркаптоэтанол.