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| 名前 | |
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| 体系的なIUPAC名
[(2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシ-3-(ホスホノオキシ)テトラヒドロ-2-フラニル]メチル (3R)-3-ヒドロキシ-2,2-ジメチル-4-オキソ-4-({3-オキソ-3-[(2-スルファニルエチル)アミノ]プロピル}アミノ)ブチル二水素二リン酸 | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ドラッグバンク |
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| ECHA 情報カード | 100.001.472 |
| ケッグ |
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| メッシュ | コエンザイム+A |
パブケム CID
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| ユニ |
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| プロパティ | |
| Ｃ２１Ｈ３６Ｎ７Ｏ１６Ｐ３Ｓ | |
| モル質量 | 767.535 |
| 紫外線可視光線（λmax） | 259.5 nm [1] |
| 吸収度 | ε 259 = 16.8 mM -1 cm -1 [1] |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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コエンザイムA（CoA、SHCoA、CoASH）は、脂肪酸の合成と酸化、クエン酸回路におけるピルビン酸の酸化で重要な役割を果たす補酵素です。現在までに配列決定されたゲノムはすべて、コエンザイムAを基質として使用する酵素をコードしており、細胞酵素の約4％がコエンザイムA（またはチオエステル）を基質として使用しています。ヒトでは、CoAの生合成にはシステイン、パントテン酸（ビタミンB5 ）、アデノシン三リン酸（ATP）が必要です。[2]
アセチル型のコエンザイムAは、同化経路と異化経路の両方で代謝機能を果たす、非常に用途の広い分子です。アセチルCoAは、ピルビン酸デヒドロゲナーゼとカルボキシラーゼの翻訳後調節とアロステリック調節に利用され、ピルビン酸の合成と分解の分配を維持およびサポートします。[3]
構造の発見
コエンザイムAは1946年にフリッツ・リップマンによって同定され、[4]後にリップマンが命名した。その構造は1950年代初頭にロンドンのリスター研究所で、リップマンとハーバード大学医学部およびマサチューセッツ総合病院の他の研究者らにより決定された。[5]リップマンは当初、動物におけるアセチル転移を研究するつもりで、これらの実験から、酵素抽出物には存在しないが動物のすべての臓器に見られる特有の因子に気付いた。彼は豚の肝臓からその因子を分離して精製することができ、その機能がコリンのアセチル化に活性なコエンザイムに関連していることを発見した。[6]ビバリー・ギラード、ネイサン・カプランらとの研究により、パントテン酸がコエンザイムAの中心成分であることが判明した。[7] [8]このコエンザイムは「酢酸の活性化」を意味するコエンザイムAと名付けられた。 1953年、フリッツ・リップマンは「補酵素Aの発見と中間代謝におけるその重要性」によりノーベル生理学・医学賞を受賞した。[6] [9]
生合成
コエンザイムAは、肉、野菜、穀類、豆類、卵、牛乳などの食品に含まれるパントテン酸（ビタミンB5 ）から自然に合成されます。 [10]人間やほとんどの生物にとって、パントテン酸はさまざまな機能を持つ必須ビタミンです。[11]大腸菌 などの一部の植物や細菌では、パントテン酸は新規に合成されるため、必須とは見なされません。これらの細菌は、アミノ酸のアスパラギン酸とバリン生合成の代謝物からパントテン酸を合成します。[12]
すべての生物において、補酵素AはATP、パントテン酸、システインの4つの分子を必要とする5段階のプロセスで合成されます[13]（図を参照）。
- パントテン酸（ビタミンB5 ）はパントテン酸キナーゼ（PanK; CoaA; CoaX）酵素によって4'-ホスホパントテン酸にリン酸化される。これはCoA生合成の必須ステップであり、ATPを必要とする。[12]
- ホスホパントテノイルシステイン合成酵素（PPCS; CoaB）によって4'-ホスホパントテン酸にシステインが付加され、4'-ホスホ-N-パントテノイルシステイン（PPC）が形成される。このステップはATP加水分解と連動している。[12]
- PPCはホスホパントテノイルシステイン脱炭酸酵素（PPC-DC; CoaC）によって4'-ホスホパンテテインに脱炭酸される。
- 4′-ホスホパンテテインは、ホスホパンテテインアデニルトランスフェラーゼ（COASY; PPAT; CoaD）酵素によってアデニル化（またはより正確にはAMP化）され、脱ホスホCoAを形成する。
- 最後に、脱リン酸化CoAは脱リン酸化コエンザイムAキナーゼ（COASY、DPCK、CoaE）酵素によって補酵素Aにリン酸化される。この最終段階ではATPが必要となる。[12]
括弧内の酵素命名略語は、それぞれ哺乳類、その他の真核生物、原核生物の酵素を表す。哺乳類では、ステップ 4 と 5 はCOASYと呼ばれる二機能性酵素によって触媒される。[14]この経路は、生成物阻害によって制御される。CoA は、通常 ATP に結合するパントテン酸キナーゼの競合阻害剤である。[12]生合成から、補酵素 A、3 つの ADP、1 つの一リン酸、および 1 つの二リン酸が収穫される。[13]
細胞内のコエンザイムAレベルが低下し、de novo経路が損なわれている場合、コエンザイムAは代替経路で合成される可能性があります。[15]これらの経路では、 4'-ホスホパンテテインを生成するために、食品などの外部ソースからコエンザイムAを供給する必要があります。エクトヌクレオチドピロリン酸（ENPP）は、コエンザイムAを生物内で安定した分子である4'-ホスホパンテテインに分解します。アシルキャリアタンパク質（ACP）（ACP合成酵素やACP分解など）も4'-ホスホパンテテインを生成するために使用されます。この経路により、4'-ホスホパンテテインが細胞内に補充され、酵素PPATおよびPPCKを介してコエンザイムAに変換されます。[16]
2024年の論文[要出典]では、原始的なプレバイオティクスの世界における補酵素Aのパンテテイン成分（主な機能部分）の妥当な化学合成メカニズムが詳しく説明されています。
商業生産
コエンザイムAは酵母からの抽出によって商業的に生産されていますが、これは非効率的なプロセス（約25 mg/kgの収量）であり、高価な製品になります。CoAを合成または半合成で生産するさまざまな方法が研究されていますが、現在工業規模で稼働しているものはありません。[17]
関数
脂肪酸合成
コエンザイム A は化学的にはチオールであるため、カルボン酸と反応してチオエステルを形成し、アシル基の運搬体として機能します。コエンザイム A は、脂肪酸を細胞質からミトコンドリアに輸送するのを助けます。アシル基を持つコエンザイム A 分子は、アシル-CoAとも呼ばれます。アシル基が付いていないときは、通常「CoASH」または「HSCoA」と呼ばれます。このプロセスにより、細胞膜構造に不可欠な脂肪酸が細胞内で生成されます。
コエンザイムAは、アシルキャリアタンパク質やホルミルテトラヒドロ葉酸脱水素酵素などのタンパク質に補欠分子族として付加されるホスホパンテテイン基 の供給源でもある。[18] [19]
エネルギー生産
補酵素Aは、クエン酸回路の反応機構に必要な5つの重要な補酵素の1つです。そのアセチル補酵素A型はクエン酸回路の主な入力であり、解糖、アミノ酸代謝、脂肪酸ベータ酸化から得られます。このプロセスは体の主な異化経路であり、炭水化物、アミノ酸、脂質などの細胞の構成要素を分解するのに不可欠です。[20]
規制
過剰なグルコースがある場合、細胞質内の補酵素Aが脂肪酸の合成に使用されます。[21]このプロセスは、脂肪酸合成の決定段階を触媒するアセチルCoAカルボキシラーゼの調節によって実行されます。インスリンはアセチルCoAカルボキシラーゼを刺激し、エピネフリンとグルカゴンはその活性を阻害します。[22]
細胞が飢餓状態にあるとき、補酵素Aが合成され、細胞質内の脂肪酸をミトコンドリアに輸送する。ここで、酸化とエネルギー生産のためにアセチルCoAが生成される。[21]クエン酸回路では、補酵素Aはピルビン酸脱水素酵素の刺激においてアロステリック調節因子として働く。
抗酸化機能と調節
コエンザイムAの新しい抗酸化機能の発見は、細胞ストレス時の保護的役割を強調しています。酸化ストレスや代謝ストレスにさらされた哺乳類細胞や細菌細胞では、コエンザイムAによるタンパク質システイン残基の共有結合修飾が著しく増加しています。[23] [24]この可逆的な修飾はタンパク質CoAlation（タンパク質-S-SCoA）と呼ばれ、システイン残基のチオール基の不可逆的な酸化を防ぐことで、タンパク質S-グルタチオン化と同様の役割を果たします。
抗コエンザイムA抗体[25]と液体クロマトグラフィータンデム質量分析（LC-MS / MS）法を用いて、ストレスを受けた哺乳類と細菌の細胞から2,000を超えるCoA化タンパク質が同定されました。[26] これらのタンパク質の大部分は、細胞の代謝とストレス応答に関与しています。[26]さまざまな研究が、コエンザイムAを介したタンパク質の制御の解明に焦点を当ててきました。タンパク質のCoA化により、さまざまなタンパク質（転移抑制因子NME1、ペルオキシレドキシン5、GAPDHなど）の触媒活性が阻害されることが報告されています。[27] [28] [24] [29]タンパク質の活性を回復するために、コエンザイムAとタンパク質のシステイン残基間のジスルフィド結合を還元する抗酸化酵素が重要な役割を果たします。このプロセスはタンパク質の脱CoA化と呼ばれています。これまでのところ、チオレドキシンAとチオレドキシン様タンパク質（YtpP）という2つの細菌タンパク質がタンパク質を脱CoA化することが示されている。[30]
生物学研究での使用
コエンザイム A は、遊離酸、リチウム塩、またはナトリウム塩として、さまざまな化学薬品供給業者から入手できます。コエンザイム A の遊離酸は不安定であることが検出され、-20 °C で保存した場合、6 か月後に約 5% の分解が見られ、[1] 37 °C で 1 か月後にはほぼ完全に分解します。[31] CoA のリチウム塩とナトリウム塩はより安定しており、さまざまな温度で数か月間保存しても、分解はごくわずかです。[32]コエンザイム A の水溶液は pH 8 を超えると不安定で、25 °C および pH 8 で 24 時間後には 31% の活性が失われます。CoA ストック溶液は、pH 2～6 で凍結すると比較的安定しています。CoA の活性が失われる主な経路は、CoA が空気酸化されて CoA ジスルフィドになることであると考えられます。CoA- S – S -グルタチオンなどの CoA 混合ジスルフィドは、市販の CoA 製剤でよく見られる汚染物質です。[1]遊離CoAは、CoAジスルフィドおよび混合CoAジスルフィドから、ジチオトレイトールや2-メルカプトエタノール などの還元剤で再生することができる。
補酵素A活性化アシル基の非網羅的リスト
- アセチルCoA
- 脂肪酸アシルCoA（すべての脂肪酸の活性化形態。CoAエステルのみがモノ、ジ、トリアシルグリセロール合成、カルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ、コレステロール エステル化などの重要な反応の基質となる）
- アセトアセチルCoA
- クマロイルCoA （フラボノイドおよびスチルベノイドの生合成に使用）
- ベンゾイルCoA
- フェニルアセチルCoA
- ジカルボン酸由来のアシル
- マロニルCoA （脂肪酸生合成およびポリケチド生合成における鎖伸長に重要）
- サクシニルCoA （ヘム生合成に使用）
- ヒドロキシメチルグルタリルCoA （イソプレノイド生合成に使用）
- ピメリルCoA （ビオチン生合成に使用）
参考文献
- ^ abcd Dawson RM、Elliott DC、Elliott WH、Jones KM (2002)。生化学研究のためのデータ（第3版）。クラレンドン・プレス。pp. 118–119。ISBN 978-0-19-855299-4。
- ^ Daugherty M、Polanuyer B、Farrell M、Scholle M、Lykidis A、de Crécy-Lagard V、Osterman A (2002 年 6 月)。「比較ゲノミクスによるヒトコエンザイム A 生合成経路の完全な再構成」。The Journal of Biological Chemistry。277 (24): 21431–21439。doi : 10.1074/ jbc.M201708200。PMID 11923312。
- ^ 「コエンザイムA：小さければ大きいほど効果的」www.asbmb.org。2018年12月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年12月19日閲覧。
- ^ Lipmann F, Kaplan NO (1946). 「スルファニルアミドとコリンの酵素アセチル化における共通因子」. Journal of Biological Chemistry . 162 (3): 743–744. doi : 10.1016/S0021-9258(17)41419-0 .
- ^ Baddiley J, Thain EM, Novelli GD, Lipmann F (1953年1月). 「コエンザイムAの構造」. Nature . 171 (4341): 76. Bibcode :1953Natur.171...76B. doi : 10.1038/171076a0 . PMID 13025483. S2CID 630898.
- ^ ab Kresge N, Simoni RD, Hill RL (2005-05-27). 「フリッツ・リップマンとコエンザイムAの発見」Journal of Biological Chemistry . 280 (21): e18. ISSN 0021-9258. 2019-04-12時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017-10-24に閲覧。
- ^ Lipmann F, Kaplan NO (1947年3月). 「アセチル化のための補酵素、パントテン酸誘導体」. The Journal of Biological Chemistry . 167 (3): 869–870. doi : 10.1016/S0021-9258(17)30973-0 . PMID 20287921.
- ^ Lipmann F, Kaplan NO, Novelli GD, Tuttle LC, Guirard BM (1950年9月). 「コエンザイムAの単離」. The Journal of Biological Chemistry . 186 (1): 235–243. doi : 10.1016/S0021-9258(18)56309-2 . PMID 14778827.
- ^ 「フリッツ・リップマン – 事実」Nobelprize.org . Nobel Media AB. 2014年。 2017年11月8日閲覧。
- ^ 「ビタミンB5（パントテン酸）」メリーランド大学医療センター。2017年10月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月8日閲覧。
- ^ 「パントテン酸（ビタミンB5）：MedlinePlusサプリメント」medlineplus.gov。2017年12月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月10日閲覧。
- ^ abcde Leonardi R, Jackowski S (2007 年 4 月). 「パントテン酸とコエンザイム A の生合成」. EcoSal Plus . 2 (2). doi :10.1128/ecosalplus.3.6.3.4. PMC 4950986. PMID 26443589.
- ^ ab Leonardi R, Zhang YM, Rock CO, Jackowski S (2005). 「 コエンザイムA：再び活動開始」。脂質研究の進歩。44 (2–3): 125–153. doi :10.1016/j.plipres.2005.04.001. PMID 15893380.
- ^ Evers C、Seitz A、Assmann B、Opladen T、Karch S、Hinderhofer K、他 (2017 年 7 月)。「全エクソーム配列解析による CoPAN の診断: 眠れる虎の目を目覚めさせる」。American Journal of Medical Genetics。パート A。173 ( 7): 1878–1886。doi : 10.1002 / ajmg.a.38252。PMID 28489334。S2CID 27153945。
- ^ de Villiers M、 Strauss E (2015年10月)。「代謝：CoA生合成の活性化」。Nature Chemical Biology。11 ( 10): 757–758。doi :10.1038/nchembio.1912。PMID 26379022 。
- ^ Sibon OC、Strauss E (2016 年 10 月)。「コエンザイム A: 生成か取り込みか?」Nature Reviews。分子細胞生物学。17 ( 10): 605–606。doi : 10.1038 /nrm.2016.110。PMID 27552973。S2CID 10344527。
- ^ Mouterde LM、Stewart JD (2018年12月19日)。「代謝における最も中心的な補因子の1つであるコエンザイムAの単離と合成」(PDF)。有機プロセス研究開発。23 :19–30。doi : 10.1021 / acs.oprd.8b00348。S2CID 92802641 。
- ^ Elovson J、Vagelos PR（1968 年7月）。「アシルキャリアタンパク質。X.アシルキャリアタンパク質合成酵素」。The Journal of Biological Chemistry。243（13）：3603–3611。doi ：10.1016 / S0021-9258（19）34183-3。PMID 4872726。
- ^ Strickland KC、Hoeferlin LA、Oleinik NV、Krupenko NI、Krupenko SA (2010 年 1 月)。「アシルキャリアタンパク質特異的 4'-ホスホパンテテイニルトランスフェラーゼは 10-ホルミルテトラヒドロ葉酸脱水素酵素を活性化する」。The Journal of Biological Chemistry。285 ( 3 ): 1627–1633。doi : 10.1074/ jbc.M109.080556。PMC 2804320。PMID 19933275。
- ^ Alberts B、Johnson A、Lewis J、Raff M、Roberts K、Walter P (2002)。「第 2 章: 細胞が食物からエネルギーを得る仕組み」。細胞の分子生物学(第 4 版)。Garland Science。
- ^ ab Shi L, Tu BP (2015年4月). 「アセチルCoA と代謝の調節：メカニズムと結果」. Current Opinion in Cell Biology . 33 : 125–131. doi :10.1016/j.ceb.2015.02.003. PMC 4380630. PMID 25703630.
- ^ Berg JM、Tymoczko JL、Stryer L (2002)。「アセチルコエンザイムAカルボキシラーゼは脂肪酸代謝の制御に重要な役割を果たす」。生化学。
- ^ Tsuchiya Y, Peak-Chew SY, Newell C, Miller-Aidoo S, Mangal S, Zhyvoloup A, et al. (2017年7月). 「タンパク質共生：哺乳類細胞における補酵素Aによる酸化還元制御タンパク質修飾」. The Biochemical Journal . 474 (14): 2489–2508. doi :10.1042/BCJ20170129. PMC 5509381. PMID 28341808 .
- ^ ab Tsuchiya Y, Zhyvoloup A, Baković J, Thomas N, Yu BY, Das S, et al. (2018年6月). 「原核細胞における補酵素Aのタンパク質共役と抗酸化機能」. The Biochemical Journal . 475 (11): 1909–1937. doi :10.1042/BCJ20180043. PMC 5989533. PMID 29626155 .
- ^ Malanchuk OM、 Panasyuk GG、 Serbyn NM、Gout IT、Filonenko VV (2015)。「コエンザイムAに特異的なモノクローナル抗体の生成と特性評価」。バイオポリマーと細胞。31 (3): 187–192。doi : 10.7124/ bc.0008DF。ISSN 0233-7657 。
- ^ ab Tossounian MA, Baczynska M, Dalton W, Newell C, Ma Y, Das S, et al. (2022年7月). 「タンパク質共役および補酵素A安定化相互作用部位のプロファイリング」.抗酸化物質. 11 (7): 1362. doi : 10.3390/antiox11071362 . PMC 9312308. PMID 35883853 .
- ^ Tossounian MA、 Zhang B、Gout I（2020年12月）。 「 GAPDHの酸化還元調節 におけるライター、リーダー、および消去者」。抗酸化物質。9 （ 12）：1288。doi ：10.3390 / antiox9121288。PMC 7765867。PMID 33339386。
- ^ Yu BY、Tossounian MA、Hristov SD、Lawrence R、Arora P、Tsuchiya Y、et al. (2021年8月)。「主要な代謝補因子コエンザイムAによる転移抑制因子NME1の調節」。Redox Biology。44 ：101978。doi ： 10.1016 / j.redox.2021.101978。PMC 8212152。PMID 33903070。
- ^ Baković J、Yu BY、Silva D、Chew SP、Kim S、Ahn SH、et al. (2019年11月)。「重要な代謝インテグレーターであるコエンザイムAは、共有結合修飾を介してペルオキシレドキシン5の活性を調節する」。分子細胞生化学。461 ( 1–2 ): 91–102。doi : 10.1007 /s11010-019-03593-w。PMC 6790197。PMID 31375973 。
- ^ Tossounian MA、Baczynska M、Dalton W、Peak-Chew SY、Undzenas K、Korza G、et al. (2023年4月)。「Bacillus subtilis YtpPとチオレドキシンAは、細胞ストレスに対するコエンザイムAを介した防御機構における新たな役割を担う」。抗 酸化物質。12 ( 4): 938。doi : 10.3390 / antiox12040938。PMC 10136147。PMID 37107313。
- ^ 「遊離酸コエンザイムAデータシート」（PDF）オリエンタル酵母工業株式会社
- ^ 「リチウム塩コエンザイムAデータシート」（PDF）オリエンタル酵母工業株式会社
文献
- ネルソン DL、コックス MM (2005)。レーニンガー：生化学の原理（第 4 版）。ニューヨーク：W.H. フリーマン。ISBN 978-0-7167-4339-2。
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