กรดแพนโทธีนิก (วิตามินบี 5): หน้าที่

การเผาผลาญสื่อกลาง

กรด pantothenicในรูปของโคเอนไซม์ A มีส่วนเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาต่างๆในการเผาผลาญของตัวกลาง ซึ่งรวมถึงการเผาผลาญพลังงานคาร์โบไฮเดรตไขมันและกรดอะมิโน มีลักษณะเฉพาะด้วยวิถีการเผาผลาญที่เกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานของการเผาผลาญ anabolic และ catabolic กระบวนการสร้างอะนาโบลิกรวมถึงการสังเคราะห์เอนไซม์ของส่วนประกอบของเซลล์โมเลกุลขนาดใหญ่เช่น คาร์โบไฮเดรต, โปรตีน และไขมันจากที่เล็กกว่า โมเลกุล ด้วยความช่วยเหลือของ ATP ปฏิกิริยาคาตาบอลิก - ย่อยสลาย - มีลักษณะการสลายตัวออกซิเดชั่นของสารอาหารขนาดใหญ่ โมเลกุลเช่น คาร์โบไฮเดรต, ไขมันและ โปรตีนให้เล็กลงง่ายขึ้น โมเลกุลเช่นเพนโทสหรือเฮกโซส กรดไขมัน, กรดอะมิโน, คาร์บอน ไดออกไซด์และ น้ำ. เกี่ยวข้องกับ catabolism คือการปลดปล่อยพลังงานในรูปแบบของ ATP หน้าที่สำคัญของโคเอนไซม์ A คือการถ่ายโอนกลุ่มอะซิล ในกระบวนการนี้ CoA จะสร้างการเชื่อมต่อกับสารตกค้างของอะซิลที่จะถ่ายโอนและในทางกลับกันการเชื่อมต่อกับสิ่งสำคัญ เอนไซม์ ของการเผาผลาญตัวกลาง ด้วยวิธีนี้ทั้งหมู่เอซิลและ เอนไซม์ ถูกกระตุ้นทำให้สามารถรับปฏิกิริยาเคมีบางอย่างในร่างกายได้ในอัตราที่เพียงพอ หากไม่มีโคเอนไซม์ A คู่ค้าที่มีผลผูกพันจะมีปฏิกิริยามากขึ้นการถ่ายโอนกลุ่ม Acyl โดยโคเอนไซม์ A ดำเนินการดังนี้ ในขั้นตอนแรกโคเอ็นไซม์เอถูกผูกไว้อย่างหลวม ๆ กับเอโพเอนไซม์ซึ่งเป็นส่วนของโปรตีนของเอนไซม์ - เข้ารับหมู่อะซิลจากผู้บริจาคที่เหมาะสมเช่น ไพรู, แอลเคนหรือ กรดไขมัน. พันธะระหว่าง CoA และ acyl เกิดขึ้นระหว่างกลุ่ม SH (กลุ่ม thiol) ของ cysteamine ที่ตกค้างของโมเลกุลโคเอนไซม์ A และหมู่คาร์บอกซิล (COOH) ของอะซิล พันธะนี้เรียกว่าพันธะ thioester มีพลังงานสูงมากและมีศักยภาพในการถ่ายเทกลุ่มสูง พันธะ thioester ที่รู้จักกันคือ acetyl-, propionyl- และ malonyl-CoA รวมทั้งกรดไขมัน - โคเอไทโอเอสเตอร์ในที่สุดกลุ่ม SH ของโคเอนไซม์ A หมายถึงกลุ่มปฏิกิริยาซึ่งเป็นสาเหตุที่โคเอนไซม์ A มักเรียกสั้น ๆ ว่า CoA -SH ในขั้นตอนที่สองโคเอนไซม์ A จะแยกออกจากเอโพเอนไซม์หนึ่งที่เกี่ยวข้องกับสารตกค้างของอะซิลเป็นอะซิล - โคเอและถ่ายโอนไปยังเอโพเอนไซม์อื่น ในขั้นตอนสุดท้าย CoA ที่ผูกกับเอนไซม์จะถ่ายโอนกลุ่มอะซิลไปยังตัวรับที่เหมาะสมเช่นออกซาโลอะซีเตตหรือไปยังซินเทสกรดไขมันปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาอีกหลายอย่างอาจเกิดขึ้นได้ระหว่างการได้มาและการปลดปล่อยกลุ่มอะซิลโดย CoA ตัวอย่างเช่นโครงสร้างของกลุ่มอะซิลอาจมีการเปลี่ยนแปลงในระหว่างการจับกับโคเอนไซม์ A ตัวอย่างเช่นการเปลี่ยนเอนไซม์ของกรดโพรพิโอนิกเป็นซัคซิเนตการมีส่วนร่วมของกรดแพนโทธีนิกเป็นโคเอนไซม์เอต่อการเผาผลาญของกรดอะมิโน

Leucine, อาร์จินี, methionine และ ไลซีน.

การย่อยสลายทางเอนไซม์ของ:

ไอโซลิวซีน Leucine และ โพรไบโอ เป็น acetyl-CoA
วาลีนเป็น methylmalonyl-CoA
Isoleucine เป็น propionyl-CoA
ฟีนิลอะลานีนไทโรซีนไลซีนและทริปโตเฟนไปยัง acetoacetyl-CoA
Leucine ถึง 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA

กรดแพนโทธีนิกยังคงมีบทบาทสำคัญใน

การปรับเปลี่ยนเซลลูลาร์ โปรตีน. ปฏิกิริยา Acyl และ acetylation ตามลำดับสามารถมีอิทธิพลอย่างมากต่อกิจกรรมโครงสร้างและการแปลโปรตีน การดัดแปลงที่พบมากที่สุดคือการถ่ายโอนกลุ่ม acetyl โดย CoA ไปยังปลายขั้ว N ของสายโซ่เปปไทด์โดยปกติจะ methionine, อะลานีน หรือซีรีนในฐานะที่เป็นหน้าที่ที่เป็นไปได้ของ acetylation นี้การป้องกันโปรตีนในเซลล์จากการย่อยสลายของโปรตีโอไลติกอยู่ระหว่างการหารือนอกจากนี้ acetylcholine, กรดแพนโทธีนิก เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการก่อตัวของ ทอรีน และ 2-aminoethanesulfonic acid ตามลำดับ Taurine เป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่มีเสถียรภาพในการเผาผลาญของ กำมะถัน- มี กรดอะมิโน cysteine และ methionine. สารประกอบคล้ายกรดอะมิโนทำหน้าที่เป็นก สารสื่อประสาท (สารส่งสาร) และในทางกลับกันทำหน้าที่ในการทำให้ของเหลวคงตัว สมดุล ในเซลล์ นอกจากนี้ ทอรีน มีส่วนร่วมในการบำรุงรักษา ระบบภูมิคุ้มกัน และป้องกันการอักเสบ

อะซิทิลโคเอนไซม์เอ

สำหรับการเผาผลาญระดับกลางที่สำคัญที่สุด เอสเตอร์ ของโคเอนไซม์ A ถูกเปิดใช้งาน กรดน้ำส้ม, acetyl-CoA เป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายของคาโบลิกคาร์โบลิกไขมันและกรดอะมิโนหรือการเผาผลาญโปรตีน Acetyl-CoA เกิดขึ้นจาก คาร์โบไฮเดรตไขมันและโปรตีนสามารถนำเข้าสู่วงจรซิเตรตได้โดยการถ่ายโอนกลุ่ม acetyl ไปยัง oxaloacetate โดยซิเตรตที่ขึ้นกับ CoA เพื่อสร้างซิเตรตซึ่งสามารถย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์ คาร์บอน ไดออกไซด์และ น้ำ เพื่อให้พลังงานในรูปแบบของ ATP อนุพันธ์ของ CoA ที่สำคัญในวัฏจักรซิเตรตคือกรดซัคซินิกที่กระตุ้นให้เกิด succinyl-CoA มันถูกสร้างขึ้นจาก alpha-ketoglutarate อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยา decarboxylation โดย alpha-ketoglutarate dehydrogenase ที่ขึ้นอยู่กับ CoA โดยการกระทำของเอนไซม์ที่ขึ้นอยู่กับ CoA อื่นปฏิกิริยาของ succinyl-CoA กับไกลซีนจะนำไปสู่การสร้างกรดเดลต้าอะมิโนเลวูลินิก หลังเป็นสารตั้งต้นของแหวนคอร์รินใน วิตามิน B12 และวงแหวนพอร์ไฟรินในไซโตโครเมสเช่นเดียวกับโปรตีนฮีมเช่น เฮโมโกลบิน. ใน กรดแพนโทธีนิก ขาด โรคโลหิตจาง (anemia) เกิดขึ้นในสัตว์ทดลองเนื่องจากการขาดดุลของ เฮโมโกลบินนอกจากกระบวนการเผาผลาญ catabolic แล้ว acetyl-CoA ยังเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ต่อไปนี้:

กรดไขมัน, ไตรกลีเซอไรด์และ phospholipids.
คีโตนร่างกาย - อะซิโตอะซิเตท อาซิโตน และกรดเบต้า - ไฮดรอกซีบิวทิริก
เตียรอยด์เช่น คอเลสเตอรอล, กรดน้ำดี, ergosterol - สารตั้งต้นของ ergocalciferol และวิตามิน D2 ตามลำดับต่อมหมวกไตและเพศ ฮอร์โมน.
ส่วนประกอบทั้งหมดประกอบด้วยหน่วยไอโซพรีนอยด์เช่นยูบิควิโนนและโคเอนไซม์คิวตามลำดับโดยมีไลโปฟิลิกไอโซพรีนอยด์ด้านข้าง - กรดเมวาโลนิกเป็นสารตั้งต้นของไอโซพรีนอยด์และเกิดจากการควบแน่นของอะซิติล - โคเอสามโมเลกุล
Heme - คอมเพล็กซ์ porphyrin ที่มีธาตุเหล็กพบว่าเป็นกลุ่มเทียมในโปรตีนที่เรียกว่าไซโตโครเมส ฮีโมโปรตีนที่ได้รับที่สำคัญ ได้แก่ เฮโมโกลบิน (เม็ดสีในเลือด) ไมโอโกลบินและไซโตโครเมสของห่วงโซ่ทางเดินหายใจไมโตคอนเดรียและระบบย่อยสลายยา - P450
acetylcholineซึ่งเป็นสารสื่อประสาทที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่งใน สมอง - ตัวอย่างเช่นมันเป็นสื่อกลางในการส่งผ่านแรงกระตุ้นระหว่างเส้นประสาทและกล้ามเนื้อที่ endplate ระบบประสาทและกล้ามเนื้อและการส่งผ่านจากเซลล์ประสาทเซลล์แรกไปยังเซลล์ที่สองที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมในระบบอัตโนมัติ ระบบประสาทกล่าวคือทั้งในระบบประสาทซิมพาเทติกและพาราซิมพาเทติก
การก่อตัวของน้ำตาลของส่วนประกอบที่สำคัญของไกลโคโปรตีนและไกลโคลิปิดเช่น N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine และ N-acetylneuroamic acid - ไกลโคโปรตีนทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์เมือก (เมือก) ของเยื่อเมือกต่างๆ ฮอร์โมนเช่น thyrotropin ของอิมมูโนโกลบูลินและอินเตอร์เฟียรอนและสำหรับปฏิสัมพันธ์ของเซลล์ผ่านโปรตีนเมมเบรน ไกลโคลิปิดยังมีส่วนเกี่ยวข้องกับการสร้างเยื่อหุ้มเซลล์

นอกจากนี้ acetyl-CoA ยังทำปฏิกิริยากับ ยาเสพติดเช่น ซัลโฟนาไมด์ซึ่งจะต้องได้รับอะซิติลสำหรับการขับถ่ายใน ตับ. ดังนั้น acetyl-CoA จึงมีส่วนช่วยในการ ล้างพิษ of ยาเสพติด. acetylation ของเปปไทด์ ฮอร์โมน ระหว่างความแตกแยกจากสารตั้งต้นโพลีเปปไทด์ส่งผลกระทบต่อกิจกรรมในรูปแบบต่างๆ ตัวอย่างเช่นอะดรีนาลีนถูกยับยั้งในกิจกรรมอันเป็นผลมาจากการถ่ายโอนกลุ่มอะซิทิลไปยังปลายขั้ว N ของสายโซ่เปปไทด์ในขณะที่ฮอร์โมนกระตุ้นการสร้างเม็ดเลือด - MHS ถูกกระตุ้นโดย acetylation ตัวอย่างของเอนไซม์ที่ขึ้นอยู่กับ CoA ของตัวกลาง การเผาผลาญที่เกี่ยวข้องกับการสร้างและการย่อยสลายของ acetyl-CoA:

ไพรู dehydrogenase - ตามไกลโคไลซิส (กลูโคส การสลายตัว) เอนไซม์ที่ซับซ้อนนี้นำไปสู่การแยกออกซิเดชั่นของไพรูเวตไปเป็น acetyl-CoA
Acetyl-CoA carboxylase - การแปลง acetyl-CoA เป็น malonyl-CoA สำหรับการสังเคราะห์กรดไขมัน
Acyl-CoA dehydrogenase, t-enol-CoA hydratase, beta-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase, thiolase - การย่อยสลายกรดไขมันอิ่มตัวในกรอบของ beta-oxidation เป็น acetyl-CoA; ในเบต้าออกซิเดชั่นอะตอมของคาร์บอนสองตัวจะถูกแยกออกจากกรดไขมันโดยต่อเนื่องกันในรูปของ acetyl-CoA - ตัวอย่างเช่นการย่อยสลายของกรด Palmitic อิ่มตัว - C16: 0 - เกิด acetyl-CoA แปดโมเลกุล
Thioloase, 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase - HMG reductase - เอนไซม์ในอดีตนำไปสู่การเปลี่ยน acetyl-CoA เป็น 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยาต่อไปเพื่อสร้างเนื้อคีโตน HMG reductase ช่วยลด HMG-CoA เป็น mevalonate สำหรับการสังเคราะห์สเตียรอยด์ที่เป็นของ ไขมันเช่น คอเลสเตอรอล.

Acyl โคเอนไซม์

Acyl-CoA เป็นชื่อของสารตกค้างของกรดไขมันตั้งแต่ไขมัน กรด ค่อนข้างเฉื่อยต้องเปิดใช้งาน CoA ก่อนจึงจะเกิดปฏิกิริยาได้ เอนไซม์ที่สำคัญต่อการกระตุ้นคือ acyl-CoA synthetase หรือที่เรียกว่า thiokinase ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ขึ้นกับ CoA Thiokinase นำไปสู่การก่อตัวของ acyl adenylate โดยการเติม ATP ลงในกลุ่ม carboxyl ของกรดไขมันที่มีความแตกแยกเป็นสองส่วน ฟอสเฟต สารตกค้างจาก ATP ในกระบวนการนี้ไฟล์ อะดีโนซีน triphosphate แปลงเป็น adenosine monophosphate - AMP ต่อจากนั้นแอมป์จะถูกแยกออกจากอะซิลอะดีโนเลตและพลังงานที่ปล่อยออกมาในกระบวนการนี้จะถูกใช้สำหรับการเอสเทอริฟิเคชันของอะซิลโมเอตีด้วยโคเอนไซม์เอขั้นตอนนี้จะถูกเร่งปฏิกิริยาโดยไทโอไคเนส กรด มีความสามารถในการทำปฏิกิริยาเช่นเบต้าออกซิเดชั่นเฉพาะในรูปของสารประกอบที่ให้พลังงานสูงกับ CoA สำหรับการออกซิเดชั่นเบต้า - การย่อยสลายไขมันอิ่มตัว กรด - ต้องขนส่ง acyl-CoA ไปยัง mitochondrial matrix กรดไขมันสายยาวสามารถข้ามเยื่อไมโทคอนเดรียด้านในได้ด้วยความช่วยเหลือของโมเลกุลขนส่ง L-carnitine CoA จะถ่ายโอนกลุ่มอะซิลไปยังคาร์นิทีนซึ่งลำเลียงกากกรดไขมันไปยังเมทริกซ์ไมโทคอนเดรีย ที่นั่นกลุ่มอะซิลถูกผูกไว้ด้วยโคเอนไซม์ A ดังนั้นจึงมี acyl-CoA อีกครั้งในเมทริกซ์ไมโทคอนเดรียการออกซิเดชั่นของเบต้าที่แท้จริงจะเริ่มขึ้น มันเกิดขึ้นทีละขั้นในลำดับการทำซ้ำของปฏิกิริยาสี่อย่าง ผลิตภัณฑ์ของลำดับเดียวของปฏิกิริยาทั้งสี่ ได้แก่ โมเลกุลของกรดไขมันที่เป็นสอง คาร์บอน อะตอมที่สั้นกว่าในรูปของ acyl-CoA และสารตกค้างของ acetyl ที่จับกับโคเอนไซม์ A ซึ่งประกอบด้วยอะตอม C สองอะตอมของกรดไขมันที่ถูกแยกออกกรดไขมันซึ่งเป็นอะตอม C สองอะตอมที่เล็กกว่าจะถูกส่งกลับไปที่ ขั้นตอนแรกของการออกซิเดชั่นของเบต้าและผ่านการทำให้สั้นลง ลำดับปฏิกิริยานี้จะทำซ้ำจนกว่าโมเลกุลของ acetyl-CoA สองโมเลกุลจะยังคงอยู่ที่จุดสิ้นสุด สิ่งเหล่านี้สามารถเข้าสู่วงจรซิเตรตเพื่อการย่อยสลายต่อไปหรือใช้ในการสังเคราะห์ร่างกายคีโตนหรือกรดไขมันนอกจากการถ่ายโอนกลุ่มอะซิทิลแล้วการถ่ายโอนสารตกค้างของอะซิลโดยโคเอนไซม์เอก็มีความสำคัญเช่นกัน Acylations ที่มีกรด myristic ของกรดไขมันอิ่มตัว C14 มักเกิดขึ้นโดยที่สารตกค้างของอะซิลถูกจับกับกากไกลซีน N-terminal ของโปรตีนเช่นไซโตโครมรีดักเตสและโปรตีนไคเนส CoA ยังถ่ายโอนอะซิลจากกรดปาลมิติก C16 ไปยังซีรีนหรือ cysteine กากของโปรตีนเช่น เหล็ก ทรานเฟอร์ริน ตัวรับ, อินซูลิน ตัวรับและไกลโคโปรตีนเมมเบรนของเซลล์ของ ระบบภูมิคุ้มกันสันนิษฐานว่าอะซิเลชั่นเหล่านี้ทำหน้าที่ช่วยให้โปรตีนจับตัวกับไบโอเมมเบรน นอกจากนี้ยังมีการพูดคุยกันว่าการถ่ายโอนกลุ่มอะซิลมีผลต่อความสามารถของโปรตีนในการมีส่วนร่วมในขั้นตอนการกำกับดูแลของการถ่ายทอดสัญญาณ

4́-Phosphopantetheine เป็นโคเอนไซม์ของกรดไขมันสังเคราะห์

นอกเหนือจากความสำคัญในฐานะที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของโคเอนไซม์เอแล้วกรดแพนโทธีนิกในรูปของฟอสโฟแพนเททีนยังมีหน้าที่สำคัญในฐานะกลุ่มเทียมของโปรตีนตัวพาอะซิลพาหะ (ACP) ของกรดไขมันซินเทส การสังเคราะห์กรดไขมันแสดงถึงโปรตีนมัลติฟังก์ชั่นที่แบ่งออกเป็นส่วนเชิงพื้นที่ต่างๆโดยการพับ แต่ละส่วนเหล่านี้มีกิจกรรมของเอนไซม์ทั้งหมด 4 กิจกรรม หนึ่งในส่วนเหล่านี้ประกอบด้วยโปรตีนอะซิล - พาหะซึ่งมีกลุ่ม SH อุปกรณ์ต่อพ่วงที่เกิดจากสารตกค้างของไซสไตนิลและกลุ่ม SH ส่วนกลาง XNUMX́-Phosphopantetheine สร้างกลุ่ม SH กลางโดยการเชื่อมประสานกับโควาเลนต์ ฟอสเฟต จัดกลุ่มให้เหลือซีรีนของ ACP การสังเคราะห์ทางชีวภาพของกรดไขมันอิ่มตัวดำเนินไปตามลำดับวัฏจักรที่เป็นระเบียบโดยกรดไขมันที่สังเคราะห์ขึ้นจะถูกนำเสนอตามส่วนของเอนไซม์แต่ละส่วนของการสังเคราะห์กรดไขมัน ในระหว่างการสังเคราะห์กลุ่มเทอร์มินัล SH ของ 4́-phosphopantetheine มีหน้าที่เป็นตัวรับสำหรับสารตกค้างของ malonyl ที่จะถูกดูดซึมในระหว่างการจัดการแต่ละครั้ง นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นตัวพากรดไขมันที่กำลังเติบโตโคเอนไซม์เอยังเกี่ยวข้องกับการสร้างกรดไขมันและการรวมตัวกันเช่นสฟิงโคลิปิดหรือ phospholipids [4, 10. Sphingolipids เป็นส่วนประกอบของไมอีลิน (ปลอกไมอีลิน ของเซลล์ประสาทกล่าวคือก เซลล์ประสาท) และมีความสำคัญต่อการถ่ายทอดสัญญาณประสาท phospholipids อยู่ในตระกูลไขมันเมมเบรนและเป็นส่วนประกอบหลักของ lipid bilayer ของ biomembrane สำหรับการเริ่มต้นของการสังเคราะห์กรดไขมัน CoA จะถ่ายโอนกลุ่ม acetyl ไปยังกลุ่ม SH ของเอนไซม์เช่นเดียวกับ malonyl ที่เหลือไปยังเอนไซม์ที่ผูกไว้ 4́- phosphopantetheine ของกรดไขมัน synthase การควบแน่นเกิดขึ้นระหว่างอนุมูล acetyl และ malonyl ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของ beta-ketoacylthioester กับ การขจัด of ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์. การลด การขจัด of น้ำและการลดลงอีกครั้งส่งผลให้อะซิลไธโอเอสเตอร์อิ่มตัวในแต่ละวัฏจักรโซ่ของกรดไขมันจะยาวขึ้นโดยคาร์บอนสองอะตอมในการสังเคราะห์กรดไขมัน C16 หรือ C18 หนึ่งโมลจำเป็นต้องมี acetyl-CoA หนึ่งโมลเป็นตัวเริ่มต้นและเจ็ด หรือแปดโมลของ malonyl-CoA เป็นซัพพลายเออร์ของหน่วย C2 เพิ่มเติม