Coenzima A - Coenzyme A

Coenzima A
Coenzym A.svg
Coenzyme-A-3D-vdW.png
Nomes
Nome IUPAC sistemático
[(2R, 3S, 4R, 5R) -5- (6-Amino-9H-purin-9-il) -4-hidroxi-3- (fosfonooxi) tetrahidro-2-furanil] metil (3R) -3-hidroxi -2,2-dimetil-4-oxo-4 - ({3-oxo-3 - [(2-sulfaniletil) amino] propil} amino) butil di-hidrogenodifosfato
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100,001,472 Edite isso no Wikidata
KEGG
Malha Coenzima + A
UNII
  • InChI = 1S / C21H36N7O16P3S / c1-21 (2,16 (31) 19 (32) 24-4-3-12 (29) 23-5-6-48) 8-41-47 (38,39) 44- 46 (36,37) 40-7-11-15 (43-45 (33,34) 35) 14 (30) 20 (42-11) 28-10-27-13-17 (22) 25-9- 26-18 (13) 28 / h9-11,14-16,20,30-31,48H, 3-8H2,1-2H3, (H, 23,29) (H, 24,32) (H, 36 , 37) (H, 38,39) (H2,22,25,26) (H2,33,34,35) / t11-, 14-, 15-, 16?, 20- / m1 / s1 VerificaY
    Chave: RGJOEKWQDUBAIZ-DRCCLKDXSA-N VerificaY
  • InChI = 1 / C21H36N7O16P3S / c1-21 (2,16 (31) 19 (32) 24-4-3-12 (29) 23-5-6-48) 8-41-47 (38,39) 44- 46 (36,37) 40-7-11-15 (43-45 (33,34) 35) 14 (30) 20 (42-11) 28-10-27-13-17 (22) 25-9- 26-18 (13) 28 / h9-11,14-16,20,30-31,48H, 3-8H2,1-2H3, (H, 23,29) (H, 24,32) (H, 36 , 37) (H, 38,39) (H2,22,25,26) (H2,33,34,35) / t11-, 14-, 15-, 16?, 20- / m1 / s1
    Chave: RGJOEKWQDUBAIZ-DRCCLKDXBU
  • O = C (NCCS) CCNC (= O) C (O) C (C) (C) COP (= O) (O) OP (= O) (O) OC [C @ H] 3O [C @@ H ] (n2cnc1c (ncnc12) N) [C @ H] (O) [C @@ H] 3OP (= O) (O) O
Propriedades
C 21 H 36 N 7 O 16 P 3 S
Massa molar 767.535
UV-vismax ) 259,5 nm
Absorvância ε 259 = 16,8 mM −1 cm −1
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referências da Infobox

A coenzima A ( CoA , SHCoA , CoASH ) é uma coenzima , notável por seu papel na síntese e oxidação de ácidos graxos , e na oxidação do piruvato no ciclo do ácido cítrico . Todos os genomas sequenciados até o momento codificam enzimas que usam a coenzima A como substrato, e cerca de 4% das enzimas celulares a usam (ou um tioéster ) como substrato. Em humanos, a biossíntese de CoA requer cisteína , pantotenato (vitamina B 5 ) e trifosfato de adenosina (ATP).

Em sua forma acetil , a coenzima A é uma molécula altamente versátil, servindo a funções metabólicas nas vias anabólica e catabólica . A acetil-CoA é utilizada na regulação pós-tradução e na regulação alostérica da piruvato desidrogenase e carboxilase para manter e apoiar a partição da síntese e degradação do piruvato .

Descoberta de estrutura

Estrutura da coenzima A: 1: 3′-fosfoadenosina. 2: difosfato, anidrido organofosfato. 3: ácido pantóico. 4: β-alanina. 5: cisteamina.

A coenzima A foi identificada por Fritz Lipmann em 1946, que mais tarde também lhe deu o nome. Sua estrutura foi determinada durante o início dos anos 1950 no Lister Institute , em Londres, junto por Lipmann e outros funcionários da Harvard Medical School e do Massachusetts General Hospital . Lipmann pretendia inicialmente estudar a transferência de acetil em animais e, a partir desses experimentos, percebeu um fator único que não estava presente nos extratos enzimáticos, mas era evidente em todos os órgãos dos animais. Ele foi capaz de isolar e purificar o fator do fígado de porco e descobriu que sua função estava relacionada a uma coenzima que era ativa na acetilação da colina. A coenzima foi denominada coenzima A para significar "ativação do acetato". Em 1953, Fritz Lipmann ganhou o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina "por sua descoberta da coenzima A e sua importância para o metabolismo intermediário".

Biossíntese

A coenzima A é sintetizada naturalmente a partir do pantotenato (vitamina B 5 ), que é encontrado em alimentos como carnes, vegetais, grãos de cereais, legumes, ovos e leite. Em humanos e na maioria dos organismos vivos, o pantotenato é uma vitamina essencial que possui uma variedade de funções. Em algumas plantas e bactérias, incluindo Escherichia coli , o pantotenato pode ser sintetizado de novo e, portanto, não é considerado essencial. Essas bactérias sintetizam pantotenato a partir do aminoácido aspartato e um metabólito na biossíntese de valina.

Em todos os organismos vivos, a coenzima A é sintetizada em um processo de cinco etapas que requer quatro moléculas de ATP, pantotenato e cisteína (ver figura):

Detalhes da via biossintética da síntese de CoA a partir do ácido pantotênico.
  1. O pantotenato (vitamina B 5 ) é fosforilado em 4'-fosfopantotenato pela enzima pantotenato quinase (PanK; CoaA; CoaX). Esta é a etapa comprometida na biossíntese de CoA e requer ATP.
  2. Uma cisteína é adicionada ao 4'-fosfopantotenato pela enzima fosfopantotenoilcisteína sintetase (PPCS; CoaB) para formar 4'-fosfo-N-pantotenoilcisteína (PPC). Esta etapa é acoplada à hidrólise de ATP.
  3. PPC é descarboxilado em 4'-fosfopanteteína por fosfopantotenoilcisteína descarboxilase (PPC-DC; CoaC)
  4. 4'-Fosfopanteteína é adenilada (ou mais apropriadamente, AMPilada ) para formar defosfo -CoA pela enzima fosfopantetheína adenilil transferase (PPAT; CoaD)
  5. Finalmente, a desfosfo-CoA é fosforilada em coenzima A pela enzima desfosfocoenzima A quinase (DPCK; CoaE). Esta etapa final requer ATP.

Abreviaturas da nomenclatura de enzimas entre parênteses representam enzimas eucarióticas e procarióticas, respectivamente. Esta via é regulada pela inibição do produto. CoA é um inibidor competitivo da Pantotenato Quinase, que normalmente se liga ao ATP. A coenzima A, três ADP, um monofosfato e um difosfato são colhidos da biossíntese.

A coenzima A pode ser sintetizada por vias alternativas quando o nível de coenzima A intracelular é reduzido e a via de novo é prejudicada. Nessas vias, a coenzima A precisa ser fornecida de uma fonte externa, como alimentos, a fim de produzir 4′-fosfopanteteína . Os pirofosfatos ectonucleotídicos (ENPP) degradam a coenzima A em 4′-fosfopanteteína, uma molécula estável nos organismos. Proteínas transportadoras de acila (ACP) (como a ACP sintase e degradação de ACP) também são usadas para produzir 4'-fosfopanteteína. Esta via permite que a 4'-fosfopanteteína seja reabastecida na célula e permite a conversão em coenzima A por meio de enzimas, PPAT e PPCK.

Produção comercial

A coenzima A é produzida comercialmente por meio da extração da levedura; no entanto, esse é um processo ineficiente (rende aproximadamente 25 mg / kg), resultando em um produto caro. Várias maneiras de produzir CoA sinteticamente ou semissinteticamente foram investigadas, embora nenhuma delas esteja operando atualmente em escala industrial.

Função

Síntese de ácidos graxos

Uma vez que a coenzima A é, em termos químicos, um tiol , ela pode reagir com os ácidos carboxílicos para formar tioésteres , funcionando assim como um carreador do grupo acila . Auxilia na transferência de ácidos graxos do citoplasma para a mitocôndria . Uma molécula de coenzima A carregando um grupo acila também é referida como acil-CoA . Quando não está anexado a um grupo acila, é geralmente referido como 'CoASH' ou 'HSCoA'. Esse processo facilita a produção de ácidos graxos nas células, essenciais para a estrutura da membrana celular.

A coenzima A também é a fonte do grupo fosfopanteteína que é adicionado como um grupo protético a proteínas como a proteína transportadora de acila e a formiltetrahidrofolato desidrogenase .

Algumas das fontes de onde o CoA vem e usa na célula.

Produção de energia

A coenzima A é uma das cinco coenzimas essenciais necessárias no mecanismo de reação do ciclo do ácido cítrico . Sua forma de acetil-coenzima A é o principal insumo no ciclo do ácido cítrico e é obtida da glicólise , metabolismo de aminoácidos e oxidação beta de ácidos graxos. Esse processo é a via catabólica primária do corpo e é essencial para quebrar os blocos de construção da célula, como carboidratos , aminoácidos e lipídios .

Regulamento

Quando há excesso de glicose, a coenzima A é usada no citosol para a síntese de ácidos graxos. Este processo é implementado pela regulação da acetil-CoA carboxilase , que catalisa a etapa comprometida na síntese de ácidos graxos. A insulina estimula a acetil-CoA carboxilase, enquanto a epinefrina e o glucagon inibem sua atividade.

Durante a privação celular, a coenzima A é sintetizada e transporta os ácidos graxos do citosol para a mitocôndria. Aqui, acetil-CoA é gerado para oxidação e produção de energia. No ciclo do ácido cítrico, a coenzima A atua como um regulador alostérico na estimulação da enzima piruvato desidrogenase .

Uma nova pesquisa descobriu que a Coalação de proteínas desempenha um papel importante na regulação da resposta ao estresse oxidativo. A Coalação de Proteínas desempenha um papel semelhante à S -glutationilação na célula e evita a oxidação irreversível do grupo tiol na cisteína na superfície das proteínas celulares, ao mesmo tempo que regula diretamente a atividade enzimática em resposta ao estresse oxidativo ou metabólico.

Uso em pesquisa biológica

A coenzima A está disponível em vários fornecedores de produtos químicos como ácido livre e sais de lítio ou sódio . O ácido livre da coenzima A é detectavelmente instável, com degradação de cerca de 5% observada após 6 meses quando armazenado a -20 ° C, e degradação quase completa após 1 mês a 37 ° C. Os sais de lítio e sódio de CoA são mais estáveis, com degradação insignificante observada ao longo de vários meses em várias temperaturas. As soluções aquosas de coenzima A são instáveis ​​acima de pH 8, com 31% da atividade perdida após 24 horas a 25 ° C e pH 8. As soluções estoque de CoA são relativamente estáveis ​​quando congeladas em pH 2-6. A principal rota de perda de atividade do CoA é provavelmente a oxidação do ar do CoA em dissulfetos de CoA. Dissulfetos mistos de CoA, como CoA- S - S- glutationa, são contaminantes comumente observados em preparações comerciais de CoA. CoA livre pode ser regenerado a partir de dissulfeto de CoA e dissulfetos de CoA misturados com agentes redutores, como ditiotreitol ou 2-mercaptoetanol .

Lista não exaustiva de grupos acil ativados pela coenzima A

Referências

Bibliografia