Pantoteenhape (vitamiin B5): funktsioonid

Vahetatud ainevahetus

Pantoteenhape, osaleb koensüümi A kujul, mitmetes reaktsioonides vahendaja ainevahetuses. See hõlmab energia, süsivesikute, rasvade ja aminohapete ainevahetust. Seda iseloomustavad metaboolsed teed, mis esinevad anaboolse ja kataboolse ainevahetuse liideseil. anaboolsed - ülesehitusprotsessid hõlmavad suurmolekulaarsete rakukomponentide ensümaatilist sünteesi, näiteks süsivesikuid, valgud ja rasvad, väiksematest molekulid ATP abil. Kataboolseid - lagundavaid - reaktsioone iseloomustab suurte toitainete oksüdatiivne lagunemine molekulidNagu süsivesikuid, rasvad ja valgud, väiksematele lihtsamatele molekulidnagu pentoosid või heksoosid, rasvhapped, aminohapped, süsinik dioksiid ja vesi. Katabolismiga on seotud energia vabanemine ATP kujul. Koensüümi A põhiülesanne on atsüülrühmade ülekandmine. Selles protsessis loob CoA ühelt poolt ühenduse ülekantava atsüüljäägiga ja teiselt poolt ühendused oluliste ensüümide vahendaja ainevahetuse. Sel viisil on nii atsüülrühmad kui ka ensüümide on aktiveeritud, võimaldades neil kehas piisava kiirusega läbi viia teatud keemilisi reaktsioone. Ilma koensüüm A oleks sidumispartnerid palju reaktsioonivõimelisemad. Atsüülrühma ülekanne koensüüm A toimib järgmiselt. Esimeses etapis võtab koensüüm A, mis on lõdvalt seotud apoensüümiga - ensüümi valguosaga, üle atsüülrühma sobivalt doonorilt, näiteks püruvaat, alkaan või rasvhapped. Seos CoA ja atsüüli vahel tekib koensüümi A molekuli tsüsteamiinijäägi SH-rühma (tioolrühm) ja atsüülrühma karboksüülrühma (COOH) vahel. Seda sidet nimetatakse tioestersidemeks. See on väga kõrge energiaga ja suure rühmaülekande potentsiaaliga. Tuntud tioestersidemed on näiteks atsetüül-, propionüül- ja malonüül-CoA, samuti rasvhape-CoA tioester. Lõpuks esindab koensüümi A rühm SH selle reaktiivset rühma, mistõttu koensüümi A lühendatakse sageli kui CoA -SH. Teises etapis eraldub koensüüm A ühest apoensüümist seoses atsüüljäägiga kui atsüül-CoA ja kandub üle teisele apoensüümile. Viimases etapis kannab ensüümiga seotud CoA atsüülrühma sobivale aktseptorile, näiteks oksaloatsetaadile või rasvhapete süntaasile. Atsüülrühma omandamise ja CoA poolt vabastamise vahel võib esineda ka mitmeid ensüümidega katalüüsitud reaktsioone. Näiteks võib atsüülrühma struktuuri koensüümiga A seondumise ajal muuta - näiteks propioonhappe ensümaatiline muundamine suktsinaadiks. Pantoteenhappe kui koensüüm A panus aminohapete metabolismisse:

Entsümaatiline lagunemine:

  • Isoleutsiin, leutsiin ja trüptofaan atsetüül-CoA-ni.
  • Valiin kuni metüülmalonüül-CoA
  • Isoleutsiin propionüül-CoA-ks
  • Fenüülalaniin, türosiin, lüsiin ja trüptofaan acetoacetyl-CoA-ks
  • Leutsiin kuni 3-hüdroksü-3-metüülglutarüül-CoA

Pantoteenhape mängib jätkuvalt keskset rolli

Rakulise modifitseerimine valgud. Atsüül- ja atsetüülimisreaktsioonid võivad vastavalt mõjutada valkude aktiivsust, struktuuri ja lokaliseerimist. Kõige tavalisem modifikatsioon on atsetüülrühma ülekandmine CoA abil peptiidahela N-terminaalsesse otsa, tavaliselt metioniini, alaniini või seriin. Selle atsetüülimise võimaliku funktsioonina arutatakse rakuvalkude kaitset proteolüütilise lagunemise eest. Pealegi atsetüülkoliin, pantoteenhape on hädavajalik tauriin ja 2-aminoetaansulfoonhape. Tauriin on stabiilne lõppsaadus ainevahetuses väävel- sisaldavad aminohapped tsüsteiin ja metioniini. Aminohappetaoline ühend toimib ühelt poolt a neurotransmitter (messenger aine) ja teiselt poolt stabiliseerib vedelikku tasakaal rakkudes. Lisaks, tauriin osaleb programmi hooldamises immuunsüsteemi ja hoiab ära põletiku.

Atsetüülkoensüüm A

Vahepealse ainevahetuse jaoks on kõige olulisem ester koensüüm A on aktiveeritud äädikhape, atsetüül-Co. See on kataboolsete süsivesikute, rasvade ja aminohapete või valkude ainevahetuse lõppsaadus. Atsetüül-CoA, mis on moodustatud süsivesikuid, rasvu ja valke saab tsitraaditsüklisse viia atsetaüülrühma ülekandmisega oksalatsetaadile CoA-sõltuva tsitraadi süntaasi abil tsitraadi moodustamiseks, kus see saab täielikult laguneda süsinik dioksiid ja vesi energia saamiseks ATP kujul. Tsitraattsükli peamine CoA derivaat on aktiveeritud merevaikhape, suktsinüül-CoA. See moodustub alfa-ketoglutaraadist CoA-sõltuva alfa-ketoglutaraadi dehüdrogenaasi dekarboksüülimisreaktsiooni tulemusena. Teise CoA-sõltuva ensüümi toimel viib suktsinüül-CoA reaktsioon glütsiiniga delta-aminolevuliinhappe moodustumiseni. Viimane on sissetuleva koriinirõnga eelkäija vitamiini B12 ja porfüriinitsükkel tsütokroomides, samuti heemvalkudes, näiteks hemoglobiin. sisse pantoteenhape puudus, aneemia (aneemia) esineb loomkatsetes puudujäägi tõttu hemoglobiinLisaks kataboolsetele ainevahetusprotsessidele osaleb atsetüül-CoA järgmistes sünteesides:

  • Rasvhapped, triglütseriididja fosfolipiidid.
  • Ketoonkehad - atsetoatsetaat, atsetoon ja beeta-hüdroksüvõihape.
  • Steroidid, näiteks kolesterooli, sapphapped, ergosterool - ergokaltsiferooli ja D2-vitamiini eelkäija, vastavalt neerupealised ja sugu hormoonid.
  • Kõik isoprenoidsetest üksustest koosnevad komponendid, näiteks ubikinoon ja koensüüm Q koos lipofiilsete isoprenoidsete külgahelatega - mevaloonhape on isoprenoidide eelkäija ja moodustub kolme atsetüül-CoA molekuli kondenseerumisel.
  • Heem - rauda sisaldav porfüriinikompleks, mida leidub proteiinide rühmana valkudes, mida nimetatakse tsütokroomideks; peamiste tuletatud hemoproteiinide hulka kuuluvad hemoglobiin (vere pigment), müoglobiin, mitokondriaalse hingamisahela ja ravimit lagundavate süsteemide tsütokroomid - P450
  • Atsetüülkoliini, üks olulisemaid neurotransmittereid aju - näiteks vahendab see ergutuse ülekannet närvi ja lihase vahel neuromuskulaarsel otsaplaadil ja ülekannet kahest järjestikuselt ühendatud autonoomsest närvirakust esimesest teise. närvisüsteem, st nii sümpaatilises kui parasümpaatilises närvisüsteemis
  • Glükoproteiinide ja glükolipiidide oluliste komponentide, näiteks N-atsetüülglükoosamiin, N-atsetüülgalaktosamiin ja N-atsetüülneuroamiinhape, suhkrute moodustumine - glükoproteiinid toimivad näiteks rakumembraanide, mitmesuguste limaskestade lima (lima) struktuurikomponentidena. hormoonid nagu türotropiin, immunoglobuliinid ja interferoonid ning rakkude interaktsiooniks membraanivalkude kaudu; glükolipiidid osalevad ka rakumembraanide ehitamisel

Lisaks reageerib atsetüül-CoA ravimidNagu sulfoonamiidid, mis tuleb atsetüülida nende eritumiseks maks. Seega aitab atsetüül-CoA kaasa võõrutus of ravimid. Peptiidi atsetüülimine hormoonid nende lõhustamine polüpeptiidi prekursorist mõjutab nende aktiivsust erineval viisil. Näiteks pärsib epinefriin oma aktiivsust atsetüülrühma viimisel peptiidahela N-terminaalsesse otsa, samas kui melanotsüüte stimuleeriv hormoon-MHS aktiveeritakse atsetüülimise teel. Näited CoA-sõltuvate vahendaja ensüümide kohta atsetüül-CoA moodustumise ja lagundamisega seotud metabolism:

  • Püruvaadi dehüdrogenaas - pärast glükolüüsi (glükoos lagunemine), põhjustab see ensüümi kompleks püruvaadi oksüdatiivset dekarboksüülimist atsetüül-CoA-ks.
  • Atsetüül-CoA karboksülaas - atsetüül-CoA muundamine malonüül-CoA-ks rasvhapete sünteesiks.
  • Atsüül-CoA dehüdrogenaas, t-enool-CoA hüdrataas, beeta-hüdroksüatsüül-CoA dehüdrogenaas, tiolaas - küllastunud rasvhapete lagundamine beetaoksüdatsiooni käigus atsetüül-CoA-ks; beetaoksüdatsioonis jagunevad rasvhappest alati kaks süsinikuaatomit järjestikku atsetüül-CoA kujul - näiteks küllastunud palmitiinhappe lagunemine - C16: 0 - moodustub kaheksa atsetüül-CoA molekuli
  • Tioloaas, 3-hüdroksü-3-metüülglutarüül-CoA reduktaas - HMG reduktaas - endine ensüüm viib atsetüül-CoA muundumiseni 3-hüdroksü-3-metüülglutarüül-CoA-ks, mis võib seejärel reageerida ketoonkehade moodustamiseks; HMG reduktaas vähendab HMG-CoA mevalonaadiks kuuluvate steroidide sünteesiks lipiididNagu kolesterooli.

Atsüülkoensüüm A

Atsüül-CoA on aktiveeritud rasvhappejäägi nimi. Kuna rasvane happed on suhteliselt inertsed, tuleb need enne reaktsioonide läbimist CoA poolt aktiveerida. Aktiveerimiseks ülitähtis ensüüm on atsüül-CoA süntetaas, tuntud ka kui tiokinaas, mis on CoA-st sõltuv ensüüm. Tiokinaas viib atsüüladenülaadi moodustumiseni, lisades ATP rasvhappe karboksüülrühmale, lõhustades kaks fosfaat jäägid ATP-st. Selles protsessis adenosiin trifosfaat muundub adenosiinmonofosfaadiks - AMP. Seejärel eraldatakse AMP atsüüladenülaadist ja selles protsessis vabanenud energiat kasutatakse atsüülfragmendi esterdamiseks koensüümiga A. Seda etappi katalüüsib ka tiokinaas. happed on võimelised reageerima, näiteks beeta-oksüdeerumisel, ainult energiarikka CoA-ga ühendi kujul. Beeta-oksüdeerumiseks - küllastunud rasvhapete lagunemine happed - atsüül-CoA tuleb transportida mitokondrite maatriksisse. Pika ahelaga rasvhapped saavad sisemise mitokondriaalse membraani läbida ainult transpordimolekuli L-karnitiini abil. CoA kannab atsüülrühma karnitiinile, mis transpordib rasvhappejäägi mitokondrite maatriksisse. Seal seob atsüülrühma koensüüm A, nii et atsüül-CoA on jälle olemas. Mitokondriaalmaatriksis algab tegelik beetaoksüdatsioon. See toimub järk-järgult nelja üksiku reaktsiooni korduvas järjestuses. Nelja üksiku reaktsiooni ühe järjestuse saadused hõlmavad kaks rasvhappemolekuli süsinik lühemad aatomid atsüül-CoA ja atsetüüljäägi kujul, mis on seotud koensüümiga A, mis koosneb kahest eraldatud rasvhappe C-aatomist. Kaks C-aatomit väiksem rasvhape tagastatakse tagasi beetaoksüdatsiooni esimene etapp ja see lüheneb uuesti. Seda reaktsioonijärjestust korratakse seni, kuni lõppu on jäänud kaks atsetüül-CoA molekuli. Need võivad siseneda tsitraattsüklisse edasiseks lagundamiseks või kasutada ketoonkehade või rasvhapete sünteesiks. Lisaks atsetüülrühmade ülekandmisele on oluline ka atsüüljääkide ülekandmine koensüümi A poolt. Sageli esinevad atsüülimised küllastunud C14 rasvhappe müristiinhappega, kusjuures atsüüljääk on seotud valgu N-terminaalse glütsiini jäägiga, näiteks tsütokroomreduktaasi ja valgukinaasiga. CoA viib ka atsüüli C16 rasvhappe palmitiinhappest seriini või tsüsteiin valgujäägid, näiteks raud transferriin retseptor insuliin retseptori ja raku membraanglükoproteiinid immuunsüsteemiEeldatavalt võimaldavad need atsüülimised valgul seonduda biomembraanidega. Lisaks arutatakse, et atsüülrühma ülekanne mõjutab valgu võimet osaleda signaaliülekande regulatiivsetes etappides.

4’-fosfopanteteiin rasvhappe süntaasi koensüümina

Lisaks oma tähtsusele koensüümi A ehituskivina on fosfopanteteiini kujul pantoteenhappel oluline funktsioon rasvhappe süntaasi atsüülkandevalk (ACP) proteesigrupina. Rasvhappe süntaas esindab multifunktsionaalset valku, mis on voltimise teel jagatud erinevateks ruumilisteks osadeks. Igal neist sektsioonidest on üks seitsmest ensümaatilisest toimest. Üks nendest sektsioonidest koosneb atsüülkandurvalgust, mis sisaldab perifeerset SH rühma, mis on moodustatud tsüsteinüüljäägist ja keskmisest SH rühmast. 4'-fosfopanteteiin moodustab keskse SH-rühma, olles sellega kovalentselt seotud fosfaat rühm AKV seriinijäägile. Küllastunud rasvhapete biosüntees kulgeb korrapärases tsüklilises järjestuses, kusjuures sünteesitavad rasvhapped pakutakse omakorda rasvhapete süntaasi üksikutele ensüümsektsioonidele. Sünteesi ajal on 4'-fosfopanteteiini terminaalsel SH-rühmal aktseptor roll igas käitlemisel kasutataval malonüüljäägil. Lisaks toimib see kasvava rasvhappe kandjana. Koensüüm A on seotud ka rasvhapete moodustumisega ja nende lisamisega näiteks sfingolipiididesse või fosfolipiidid [4, 10. Sfingolipiidid on müeliini ehituskivid (müeliini kest neuroni, st a närvirakk) ja on seega olulised närvisignaali ülekandeks. Fosfolipiidid kuuluvad membraanilipiidide perekonda ja moodustavad biomembraani kahekihilise lipiidi põhikomponendi. Rasvhapete biosünteesi alustamiseks kannab CoA atsetüülrühma ensümaatilisse SH-rühma ja malonüüljääki ensüümiga seotud rasvhappe süntaasi fosfopanteiin. Kondensatsioon toimub atsetüül- ja malonüülradikaalide vahel, mis viib beeta-ketoatsüültioesteri moodustumiseni. kõrvaldamine of süsinikdioksiid. Vähendamine, kõrvaldamine of vesija teise redutseerimise tulemuseks on küllastunud atsüültioester. Iga tsüklilise perioodi korral pikendab rasvhappeahelat kaks süsinikuaatomit. Ühe mooli C16 või C18 rasvhappe sünteesimiseks on starteriks vaja ühte mooli atsetüül-CoA-d ja seitset või kaheksa mooli malonüül-CoA-d täiendavate C2-ühikute tarnijatena.