Coenzima A - Coenzyme A
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| Nombres | |
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Nombre 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 dihidrógeno difosfato |
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| CHEBI | |
| CHEMBL | |
| ChemSpider | |
| DrugBank | |
| Tarjeta de información ECHA |
100.001.472 
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| KEGG | |
| Malla | Coenzima + A |
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PubChem CID
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Tablero CompTox ( EPA )
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| Propiedades | |
| C 21 H 36 N 7 O 16 P 3 S | |
| Masa molar | 767.535 |
| UV-vis (λ máx. ) | 259,5 nanómetro |
| Absorbancia | ε 259 = 16,8 mM −1 cm −1 |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar ( ¿qué es ?)
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| Referencias de Infobox | |
La coenzima A ( CoA , SHCoA , CoASH ) es una coenzima , que se destaca por su papel en la síntesis y oxidación de ácidos grasos y la oxidación del piruvato en el ciclo del ácido cítrico . Todos los genomas secuenciados hasta la fecha codifican enzimas que utilizan la coenzima A como sustrato, y alrededor del 4% de las enzimas celulares la utilizan (o un tioéster ) como sustrato. En los seres humanos, la biosíntesis de CoA requiere cisteína , pantotenato (vitamina B 5 ) y trifosfato de adenosina (ATP).
En su forma acetil , la coenzima A es una molécula muy versátil que cumple funciones metabólicas tanto en la vía anabólica como en la catabólica . La acetil-CoA se utiliza en la regulación postraduccional y la regulación alostérica de la piruvato deshidrogenasa y la carboxilasa para mantener y apoyar la partición de la síntesis y degradación del piruvato .
Descubrimiento de estructura
La coenzima A fue identificada por Fritz Lipmann en 1946, quien más tarde también le dio su nombre. Su estructura fue determinada a principios de la década de 1950 en el Instituto Lister de Londres, junto con Lipmann y otros trabajadores de la Escuela de Medicina de Harvard y el Hospital General de Massachusetts . Lipmann inicialmente tenía la intención de estudiar la transferencia de acetilo en animales y, a partir de estos experimentos, notó un factor único que no estaba presente en los extractos de enzimas, pero que era evidente en todos los órganos de los animales. Pudo aislar y purificar el factor del hígado de cerdo y descubrió que su función estaba relacionada con una coenzima activa en la acetilación de la colina. La coenzima se denominó coenzima A para representar "activación de acetato". En 1953, Fritz Lipmann ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina "por su descubrimiento de la coenzima A y su importancia para el metabolismo intermedio".
Biosíntesis
La coenzima A se sintetiza naturalmente a partir del pantotenato (vitamina B 5 ), que se encuentra en alimentos como carne, verduras, cereales, legumbres, huevos y leche. En los seres humanos y en la mayoría de los organismos vivos, el pantotenato es una vitamina esencial que tiene una variedad de funciones. En algunas plantas y bacterias, incluida Escherichia coli , el pantotenato se puede sintetizar de novo y, por lo tanto, no se considera esencial. Estas bacterias sintetizan pantotenato a partir del aminoácido aspartato y un metabolito en la biosíntesis de valina.
En todos los organismos vivos, la coenzima A se sintetiza en un proceso de cinco pasos que requiere cuatro moléculas de ATP, pantotenato y cisteína (ver figura):
- El pantotenato (vitamina B 5 ) se fosforila a 4'-fosfopantotenato por la enzima pantotenato quinasa (PanK; CoaA; CoaX). Este es el paso comprometido en la biosíntesis de CoA y requiere ATP.
- Se añade una cisteína al 4'-fosfopantotenato mediante la enzima fosfopantotenoilcisteína sintetasa (PPCS; CoaB) para formar 4'-fosfo-N-pantotenoilcisteína (PPC). Este paso se combina con la hidrólisis de ATP.
- La PPC se descarboxila a 4'-fosfopanteteína por la fosfopantotenoilcisteína descarboxilasa (PPC-DC; CoaC)
- La 4′-fosfopanteteína se adenila (o más apropiadamente, AMPila ) para formar desfosfo-CoA por la enzima fosfopanteteína adenilil transferasa (PPAT; CoaD)
- Finalmente, la desfosfo-CoA es fosforilada a coenzima A por la enzima desfosfocoenzima A quinasa (DPCK; CoaE). Este último paso requiere ATP.
Las abreviaturas de la nomenclatura de enzimas entre paréntesis representan enzimas eucariotas y procariotas, respectivamente. Esta vía está regulada por la inhibición del producto. CoA es un inhibidor competitivo de la pantotenato quinasa, que normalmente se une al ATP. La coenzima A, tres ADP, un monofosfato y un difosfato se obtienen de la biosíntesis.
La coenzima A se puede sintetizar a través de rutas alternativas cuando se reduce el nivel de coenzima A intracelular y se deteriora la ruta de novo . En estas vías, la coenzima A debe provenir de una fuente externa, como los alimentos, para producir 4′-fosfopanteteína . Los pirofosfatos de ectonucleótidos (ENPP) degradan la coenzima A a 4′-fosfopanteteína, una molécula estable en los organismos. Las proteínas portadoras de acilo (ACP) (como la ACP sintasa y la degradación de ACP) también se utilizan para producir 4′-fosfopanteteína. Esta vía permite que la 4′-fosfopanteteína se reponga en la célula y permite la conversión en coenzima A a través de enzimas, PPAT y PPCK.
Producción comercial
La coenzima A se produce comercialmente a través de la extracción de levadura, sin embargo, este es un proceso ineficaz (rinde aproximadamente 25 mg / kg) que resulta en un producto caro. Se han investigado varias formas de producir CoA sintética o semisintéticamente, aunque actualmente ninguna funciona a escala industrial.
Función
Síntesis de ácidos grasos
Dado que la coenzima A es, en términos químicos, un tiol , puede reaccionar con ácidos carboxílicos para formar tioésteres , funcionando así como un portador del grupo acilo . Ayuda a transferir ácidos grasos del citoplasma a las mitocondrias . Una molécula de coenzima A que lleva un grupo acilo también se denomina acil-CoA . Cuando no está unido a un grupo acilo, generalmente se lo denomina 'CoASH' o 'HSCoA'. Este proceso facilita la producción de ácidos grasos en las células, que son esenciales en la estructura de la membrana celular.
La coenzima A también es la fuente del grupo fosfopanteteína que se agrega como grupo protésico a proteínas como la proteína transportadora acilo y la formiltetrahidrofolato deshidrogenasa .
Producción de energía
La coenzima A es una de las cinco coenzimas cruciales que son necesarias en el mecanismo de reacción del ciclo del ácido cítrico . Su forma de acetil-coenzima A es la entrada principal en el ciclo del ácido cítrico y se obtiene a partir de la glucólisis , el metabolismo de los aminoácidos y la oxidación beta de los ácidos grasos. Este proceso es la vía catabólica principal del cuerpo y es esencial para descomponer los componentes básicos de la célula, como los carbohidratos , los aminoácidos y los lípidos .
Regulación
Cuando hay exceso de glucosa, la coenzima A se usa en el citosol para la síntesis de ácidos grasos. Este proceso se implementa mediante la regulación de la acetil-CoA carboxilasa , que cataliza el paso comprometido en la síntesis de ácidos grasos. La insulina estimula la acetil-CoA carboxilasa, mientras que la epinefrina y el glucagón inhiben su actividad.
Durante la inanición celular, la coenzima A se sintetiza y transporta los ácidos grasos del citosol a las mitocondrias. Aquí, se genera acetil-CoA para la oxidación y la producción de energía. En el ciclo del ácido cítrico, la coenzima A actúa como un regulador alostérico en la estimulación de la enzima piruvato deshidrogenasa .
Una nueva investigación ha encontrado que la proteína CoAlation juega un papel importante en la regulación de la respuesta al estrés oxidativo. Protein CoAlation juega un papel similar a la S- glutatión en la célula y previene la oxidación irreversible del grupo tiol en la cisteína en la superficie de las proteínas celulares, mientras que también regula directamente la actividad enzimática en respuesta al estrés oxidativo o metabólico.
Uso en investigación biológica
La coenzima A está disponible en varios proveedores de productos químicos como ácido libre y sales de litio o sodio . El ácido libre de la coenzima A es detectablemente inestable, con una degradación de alrededor del 5% observada después de 6 meses cuando se almacena a -20 ° C, y una degradación casi completa después de 1 mes a 37 ° C. Las sales de litio y sodio de CoA son más estables y se observa una degradación insignificante durante varios meses a diversas temperaturas. Las soluciones acuosas de coenzima A son inestables por encima de pH 8, con un 31% de actividad perdida después de 24 horas a 25 ° C y pH 8. Las soluciones madre de CoA son relativamente estables cuando se congelan a pH 2-6. La ruta principal de pérdida de actividad de CoA es probablemente la oxidación del aire de CoA a disulfuros de CoA. Los disulfuros mixtos de CoA, como CoA- S - S -glutatión, son contaminantes comúnmente notados en las preparaciones comerciales de CoA. La CoA libre se puede regenerar a partir de disulfuro de CoA y disulfuros de CoA mezclados con agentes reductores como ditiotreitol o 2-mercaptoetanol .
Lista no exhaustiva de grupos acilo activados por coenzima A
- Acetil-CoA
- acil-CoA graso (forma activada de todos los ácidos grasos; solo los ésteres de CoA son sustratos para reacciones importantes como la síntesis de mono, di y triacilglicerol, carnitina palmitoil transferasa y esterificación del colesterol )
- Acetoacetil-CoA
- Coumaroyl-CoA (utilizado en la biosíntesis de flavonoides y estilbenoides )
- Benzoil-CoA
- Fenilacetil-CoA
- Acilo derivado de ácidos dicarboxílicos
- Malonil-CoA (importante en el alargamiento de la cadena en la biosíntesis de ácidos grasos y la biosíntesis de policétidos )
- Succinil-CoA (utilizado en la biosíntesis de hemo )
- Hidroximetilglutaril-CoA (utilizado en la biosíntesis de isoprenoides )
- Pimelyl-CoA (utilizado en la biosíntesis de biotina )
Referencias
Bibliografía
- Nelson, David L .; Cox, Michael M. (2005). Lehninger: Principios de bioquímica (4ª ed.). Nueva York: W .H. Hombre libre. ISBN 978-0-7167-4339-2.