Ácido pantoténico (vitamina B5): funciones

Metabolismo intermedio

Ácido pantoténico, en forma de coenzima A, participa en múltiples reacciones en el metabolismo intermedio. Esto incluye el metabolismo de energía, carbohidratos, grasas y aminoácidos. Se caracteriza por las vías metabólicas que ocurren en las interfaces del metabolismo anabólico y catabólico. Los procesos de acumulación anabólica incluyen la síntesis enzimática de componentes celulares de moléculas grandes, como hidratos de carbono, proteínas y grasas, de menor moléculas con la ayuda de ATP. Las reacciones catabólicas - degradativas - se caracterizan por la degradación oxidativa de grandes nutrientes moléculas, Tales como hidratos de carbono, grasas y proteínas, a más pequeño más simple moléculas, como pentosas o hexosas, ácidos grasos, aminoácidos, carbono dióxido, y agua. Asociado con el catabolismo está la liberación de energía en forma de ATP. La función esencial de la coenzima A es transferir grupos acilo. En este proceso, CoA establece, por un lado, una conexión con el residuo de acilo a transferir y, por otro lado, conexiones con importantes CRISPR-CasXNUMX del metabolismo intermedio. De esta forma, tanto los grupos acilo como los CRISPR-CasXNUMX se activan, lo que les permite experimentar ciertas reacciones químicas en el cuerpo a una velocidad suficiente. Sin la coenzima A, las parejas de unión serían mucho más reactivas. La transferencia del grupo acilo por la coenzima A procede de la siguiente manera. En un primer paso, la coenzima A, débilmente unida a una apoenzima (porción proteica de una enzima) toma el control de un grupo acilo de un donante adecuado, como piruvato, alcano o ácidos grasos. El enlace entre CoA y el acilo se produce entre el grupo SH (grupo tiol) del residuo de cisteamina de la molécula de coenzima A y el grupo carboxilo (COOH) del acilo. Este enlace se llama enlace tioéster. Es muy alto en energía y tiene un alto potencial de transferencia de grupo. Los enlaces tioéster conocidos son, por ejemplo, acetil-, propionil- y malonil-CoA, así como el tioéster de ácido graso-CoA. Finalmente, el grupo SH de la coenzima A representa su grupo reactivo, razón por la cual la coenzima A a menudo se abrevia como CoA. -SH.En un segundo paso, la coenzima A se separa de una apoenzima en relación con el residuo acilo como acil-CoA y se transfiere a otra apoenzima. En un paso final, la CoA unida a la enzima transfiere el grupo acilo a un aceptor adecuado, como el oxalacetato o la ácido graso sintasa. También pueden ocurrir varias reacciones catalizadas por enzimas entre la adquisición y liberación del grupo acilo por la CoA. Por ejemplo, la estructura del grupo acilo puede alterarse durante la unión a la coenzima A, por ejemplo, la conversión enzimática de ácido propiónico en succinato. Contribución del ácido pantoténico como coenzima A al metabolismo de los aminoácidos Síntesis enzimática de:

Degradación enzimática de:

  • Isoleucina, leucina y triptófano a acetil-CoA.
  • Valina a metilmalonil-CoA
  • Isoleucina a propionil-CoA
  • Fenilalanina, tirosina, lisina y triptófano a acetoacetil-CoA
  • Leucina a 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA

El ácido pantoténico sigue desempeñando un papel central en la

Modificación de celular proteínas. Las reacciones de acilo y acetilación, respectivamente, pueden influir fuertemente en la actividad, estructura y localización de las proteínas. La modificación más común es la transferencia del grupo acetilo por CoA al extremo N-terminal de una cadena peptídica, generalmente a metionina, alanina o serina Como posible función de esta acetilación, se está discutiendo la protección de las proteínas celulares frente a la degradación proteolítica. acetilcolina, ácido pantoténico es esencial para la formación de taurina y ácido 2-aminoetanosulfónico, respectivamente. Taurina es un producto final estable en el metabolismo del azufre-conteniendo aminoácidos cisteina y metionina. El compuesto similar a un aminoácido actúa, por un lado, como un neurotransmisor (sustancia mensajera) y por otro lado sirve para estabilizar el fluido equilibrar en las celdas. Además, taurina participa en el mantenimiento de la sistema inmunitario y previene la inflamación.

Acetil coenzima A

Para el metabolismo intermedio, el más significativo éster de la coenzima A se activa ácido acético, acetil-CoA. Es el producto final del metabolismo catabólico de carbohidratos, grasas y aminoácidos o proteínas. Acetil-CoA formado a partir de hidratos de carbono, las grasas y proteínas se pueden introducir en el ciclo del citrato mediante la transferencia del grupo acetilo a oxaloacetato por la citrato sintasa dependiente de CoA para formar citrato, donde se puede degradar completamente a carbono dióxido y agua para producir energía en forma de ATP. El principal derivado de CoA en el ciclo del citrato es el ácido succínico activado, succinil-CoA. Se forma a partir de alfa-cetoglutarato como resultado de una reacción de descarboxilación por alfa-cetoglutarato deshidrogenasa dependiente de CoA. Por la acción de otra enzima dependiente de CoA, la reacción de succinil-CoA con glicina conduce a la formación de ácido delta-aminolevulínico. Este último es el precursor del anillo de corrin en vitamina B12 y el anillo de porfirina en citocromos, así como proteínas hemo, como hemoglobina. En ácido pantoténico deficiencia, anemia (anemia) ocurre en experimentos con animales debido al déficit de hemoglobinaAdemás de los procesos metabólicos catabólicos, la acetil-CoA participa en las siguientes síntesis:

  • Ácidos grasos, los triglicéridosy Fosfolípidos.
  • Cuerpos cetónicos - acetoacetato, acetona y ácido beta-hidroxibutírico.
  • Esteroides, como colesterol, ácidos biliares, ergosterol - precursor de ergocalciferol y vitamina D2, respectivamente, suprarrenal y sexual hormonas.
  • Todos los componentes están compuestos por unidades isoprenoides, como ubiquinona y coenzima Q, respectivamente, con cadena lateral isoprenoide lipofílica; el ácido mevalónico es el precursor isoprenoide y está formado por la condensación de tres moléculas de acetil-CoA.
  • Hemo: un complejo de porfirina que contiene hierro que se encuentra como grupo protésico en proteínas conocidas como citocromos; Las principales hemoproteínas derivadas incluyen la hemoglobina (pigmento sanguíneo), la mioglobina y los citocromos de la cadena respiratoria mitocondrial y los sistemas que degradan los fármacos - P450
  • Acetilcolina, uno de los neurotransmisores más importantes del cerebro - por ejemplo, media la transmisión de la excitación entre el nervio y el músculo en la placa terminal neuromuscular y la transmisión de la primera a la segunda de las dos células nerviosas conectadas en serie en el autonómico sistema nervioso, es decir, tanto en el sistema nervioso simpático como en el parasimpático
  • Formación de azúcares de componentes importantes de glicoproteínas y glicolípidos, como N-acetilglucosamina, N-acetilgalactosamina y ácido N-acetilneuroámico: las glicoproteínas sirven, por ejemplo, como componentes estructurales de las membranas celulares, del moco (mucosidad) de diversas membranas mucosas, de hormonas como tirotropina, de inmunoglobulinas e interferones, y para la interacción celular a través de proteínas de membrana; Los glicolípidos también están involucrados en la construcción de membranas celulares.

Además, acetil-CoA reacciona con las drogas, Tales como sulfonamidas, que deben acetilarse para su excreción en el hígado. Por tanto, acetil-CoA contribuye a la desintoxicación of las drogas.Acetilación de péptidos hormonas durante su escisión del precursor polipeptídico afecta su actividad de diferentes formas. Por ejemplo, la epinefrina se inhibe en su actividad como resultado de la transferencia de un grupo acetilo al extremo N-terminal de la cadena peptídica, mientras que la hormona estimulante de melanocitos-MHS se activa por acetilación. metabolismo involucrado en la formación y degradación de acetil-CoA:

  • Piruvato deshidrogenasa - después de la glucólisis (glucosa descomposición), este complejo enzimático conduce a la descarboxilación oxidativa del piruvato a acetil-CoA.
  • Acetil-CoA carboxilasa: conversión de acetil-CoA en malonil-CoA para la síntesis de ácidos grasos.
  • Acil-CoA deshidrogenasa, t-enol-CoA hidratasa, beta-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa, tiolasa: degradación de ácidos grasos saturados en el marco de la beta-oxidación a acetil-CoA; en la beta-oxidación, dos átomos de carbono siempre se separan de un ácido graso sucesivamente en forma de acetil-CoA - por ejemplo, la degradación del ácido palmítico saturado - C16: 0 - se forman ocho moléculas de acetil-CoA
  • Tioloasa, 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA reductasa - HMG reductasa - la primera enzima conduce a la conversión de acetil-CoA en 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA, que puede reaccionar más para formar cuerpos cetónicos; La HMG reductasa reduce la HMG-CoA a mevalonato para la síntesis de esteroides pertenecientes a lípidos, Tales como colesterol.

Acil coenzima A

Acil-CoA es el nombre de un residuo de ácido graso activado. ácidos son relativamente inertes, primero deben ser activados por CoA antes de que puedan experimentar reacciones. La enzima crucial para la activación es la acil-CoA sintetasa, también conocida como tioquinasa, que es una enzima dependiente de CoA. La tioquinasa conduce a la formación de adenilato de acilo mediante la adición de ATP al grupo carboxilo del ácido graso con la escisión de dos fosfato residuos del ATP. En este proceso, el adenosina el trifosfato se convierte en monofosfato de adenosina (AMP). Posteriormente, el AMP se escinde del adenilato de acilo y la energía liberada en este proceso se utiliza para la esterificación del resto acilo con la coenzima A. Este paso también es catalizado por la tioquinasa. ácidos son capaces de reacciones, como la beta-oxidación, solo en la forma del compuesto rico en energía con CoA. Para la beta-oxidación - degradación de grasas saturadas ácidos - la acil-CoA debe transportarse a la matriz mitocondrial. Los ácidos grasos de cadena larga solo pueden atravesar la membrana mitocondrial interna con la ayuda de la molécula de transporte L-carnitina. CoA transfiere el grupo acilo a carnitina, que transporta el residuo de ácido graso a la matriz mitocondrial. Allí, el grupo acilo está unido por la coenzima A, por lo que la acil-CoA vuelve a estar presente. En la matriz mitocondrial, comienza la oxidación beta real. Ocurre paso a paso en una secuencia repetida de cuatro reacciones individuales. Los productos de una sola secuencia de las cuatro reacciones individuales incluyen una molécula de ácido graso que es dos carbono átomos más cortos en forma de acil-CoA y un residuo acetilo unido a la coenzima A, que está compuesta por los dos átomos de C del ácido graso que se han separado. el primer paso de la beta-oxidación y se somete a un nuevo acortamiento. Esta secuencia de reacción se repite hasta que quedan dos moléculas de acetil-CoA al final. Estos pueden entrar en el ciclo del citrato para una mayor degradación o usarse para la síntesis de cuerpos cetónicos o ácidos grasos. Además de la transferencia de grupos acetilo, también es importante la transferencia de residuos acilo por la coenzima A. Con frecuencia se producen acilaciones con el ácido mirístico de ácido graso C14 saturado, estando el residuo acilo unido a un residuo glicina N-terminal de una proteína, tal como citocromo reductasa y proteína quinasa. CoA también transfiere el acilo del ácido palmítico de ácido graso C16 a una serina o cisteina residuo de proteínas, como el de hierro transferrina receptor, el insulina receptor, y glucoproteínas de membrana de las células del sistema inmunitarioPresumiblemente, estas acilaciones sirven para permitir que la proteína se una a las biomembranas. Además, se comenta que la transferencia de grupos acilo afecta la capacidad de la proteína para participar en pasos reguladores de la transducción de señales.

4́-Fosfopanteteína como coenzima de la sintasa de ácidos grasos

Además de su importancia como bloque de construcción de la coenzima A, el ácido pantoténico en forma de fosfopanteteína tiene una función importante como grupo protésico de la proteína transportadora de acilo (ACP) de la sintasa de ácidos grasos. La sintasa de ácidos grasos representa una proteína multifuncional que se divide en diferentes secciones espaciales por plegado. Cada una de estas secciones posee una de un total de siete actividades enzimáticas. Una de estas secciones consta de la proteína portadora de acilo, que contiene un grupo SH periférico formado por un residuo cisteinilo y un grupo SH central. La 4́-fosfopanteteína forma el grupo SH central al estar unida covalentemente con su fosfato grupo al residuo de serina del ACP. La biosíntesis de ácidos grasos saturados procede en una secuencia cíclica ordenada, y el ácido graso que se va a sintetizar se ofrece a su vez a las secciones de enzima individuales de la ácido graso sintasa. Durante la síntesis, el grupo SH terminal de la 4'-fosfopanteteína tiene la función de aceptor del residuo de malonilo que se absorberá durante cada manipulación. Además, sirve como vehículo para el crecimiento de ácidos grasos. La coenzima A también está involucrada en la formación de ácidos grasos y su incorporación en, por ejemplo, esfingolípidos o Fosfolípidos [4, 10. Los esfingolípidos son componentes básicos de la mielina (vaina de mielina de una neurona, es decir, una neurona) y, por tanto, son importantes para la transducción de señales nerviosas. Fosfolípidos Pertenecen a la familia de lípidos de membrana y forman el componente principal de la bicapa lipídica de una biomembrana. Para el inicio de la biosíntesis de ácidos grasos, CoA transfiere un grupo acetilo a un grupo SH enzimático, así como un residuo de malonilo a la enzima 4́- fosfopanteteína de ácido graso sintasa. La condensación se produce entre los radicales acetilo y malonilo, lo que lleva a la formación de un beta-cetoaciltioéster con el eliminación of dióxido de carbono. Una reduccion, eliminación of agua, y otra reducción da como resultado un aciltioéster saturado. Con cada ciclo cíclico, la cadena de ácidos grasos se alarga en dos átomos de carbono. Para sintetizar un mol de ácido graso C16 o C18, se requiere un mol de acetil-CoA como iniciador y siete u ocho moles de malonil-CoA como proveedores de unidades C2 adicionales.