Acide pantothénique (vitamine B5): fonctions

Métabolisme intermédiaire

Acide pantothénique, sous forme de coenzyme A, est impliquée dans de multiples réactions du métabolisme intermédiaire. Cela comprend le métabolisme de l'énergie, des glucides, des graisses et des acides aminés. Elle est caractérisée par les voies métaboliques se produisant aux interfaces du métabolisme anabolique et catabolique. les processus anabolisants de formation comprennent la synthèse enzymatique de composants cellulaires à grandes molécules, tels que glucides, protéines et les graisses, de plus petites molécules avec l'aide de l'ATP. Les réactions cataboliques - dégradantes - sont caractérisées par la dégradation oxydative de gros nutriments molécules tels que glucides, graisses et protéines, à plus petit plus simple molécules, comme les pentoses ou les hexoses, Les acides gras, acides aminés, carbone dioxyde, et d'eau. La libération d'énergie sous forme d'ATP est associée au catabolisme. La fonction essentielle de la coenzyme A est de transférer des groupes acyles. Dans ce processus, CoA établit, d'une part, une connexion au résidu acyle à transférer et, d'autre part, des connexions à des enzymes du métabolisme intermédiaire. De cette manière, les groupes acyle et le enzymes sont activés, ce qui leur permet de subir certaines réactions chimiques dans le corps à une vitesse suffisante. Sans la coenzyme A, les partenaires de liaison seraient beaucoup plus réactifs. Le transfert de groupe acyle par la coenzyme A se déroule comme suit. Dans un premier temps, la coenzyme A, faiblement liée à une apoenzyme - partie protéique d'une enzyme - prend le relais d'un groupe acyle d'un donneur approprié, tel que pyruvate, alcane ou Les acides gras. La liaison entre CoA et l'acyle se produit entre le groupe SH (groupe thiol) du résidu cystéamine de la molécule de coenzyme A et le groupe carboxyle (COOH) de l'acyle. Cette liaison est appelée une liaison thioester. Il est très énergétique et possède un potentiel de transfert de groupe élevé. Les liaisons thioester connues sont, par exemple, l'acétyl-, le propionyl- et le malonyl-CoA ainsi que le thioester d'acide gras-CoA Enfin, le groupe SH de la coenzyme A représente son groupe réactif, c'est pourquoi la coenzyme A est souvent abrégée en CoA -SH.Dans une deuxième étape, la coenzyme A se sépare d'une apoenzyme en relation avec le résidu acyle sous forme d'acyl-CoA et se transfère vers une autre apoenzyme. Dans une étape finale, le CoA lié à l'enzyme transfère le groupe acyle à un accepteur approprié, tel que l'oxaloacétate ou à l'acide gras synthase. Plusieurs autres réactions catalysées par une enzyme peuvent également se produire entre l'acquisition et la libération du groupe acyle par la CoA. Par exemple, la structure du groupe acyle peut être modifiée lors de la liaison à la coenzyme A - par exemple, la conversion enzymatique de l'acide propionique en succinate Contribution de l'acide pantothénique en tant que coenzyme A au métabolisme des acides aminés Synthèse enzymatique de:

Leucine, arginine, méthionine et lysine.

Dégradation enzymatique de:

Isoleucine, leucine et le tryptophane, à l'acétyl-CoA.
Valine en méthylmalonyl-CoA
Isoleucine en propionyl-CoA
Phénylalanine, tyrosine, lysine et tryptophane en acétoacétyl-CoA
Leucine en 3-hydroxy-3-méthylglutaryl-CoA

L'acide pantothénique continue de jouer un rôle central dans la

Modification de cellulaire protéines. Les réactions d'acyle et d'acétylation, respectivement, peuvent fortement influencer l'activité, la structure et la localisation des protéines. La modification la plus courante est le transfert du groupe acétyle par CoA à l'extrémité N-terminale d'une chaîne peptidique, généralement à méthionine, alanine En tant que fonction possible de cette acétylation, la protection des protéines cellulaires contre la dégradation protéolytique est en cours de discussion. acétylcholine, acide pantothénique est essentiel pour la formation de taurine et l'acide 2-aminoéthanesulfonique, respectivement. Taurine est un produit final stable dans le métabolisme du soufre-contenant acides aminés la cystéine et méthionine. Le composé de type acide aminé agit d'une part comme un neurotransmetteur (substance messagère) et d'autre part sert à stabiliser le fluide équilibre dans les cellules. En outre, taurine participe à l'entretien de la système immunitaire et prévient l'inflammation.

Acétyl coenzyme A

Pour le métabolisme intermédiaire, le plus important ester de la coenzyme A est activée acide acétique, acétyl-CoA. C'est le produit final du métabolisme catabolique des glucides, des graisses et des acides aminés ou des protéines. Acétyl-CoA formé à partir de glucides, les graisses et les protéines peuvent être introduites dans le cycle du citrate par transfert du groupe acétyle à l'oxaloacétate par la citrate synthase dépendante de CoA pour former du citrate, où il peut être complètement dégradé en carbone dioxyde et d'eau pour produire de l'énergie sous forme d'ATP. Le principal dérivé de CoA dans le cycle du citrate est l'acide succinique activé, succinyl-CoA. Il est formé à partir d'alpha-cétoglutarate à la suite d'une réaction de décarboxylation par l'alpha-cétoglutarate déshydrogénase dépendante de la CoA. Par l'action d'une autre enzyme dépendante de la CoA, la réaction du succinyl-CoA avec la glycine conduit à la formation d'acide delta-aminolévulinique. Ce dernier est le précurseur de l'anneau corrin en vitamine B12 et le cycle porphyrine dans les cytochromes ainsi que les protéines hème, telles que hémoglobine. En acide pantothénique carence, anémie (anémie) se produit dans les expérimentations animales en raison du déficit de hémoglobineOutre les processus métaboliques cataboliques, l'acétyl-CoA est impliqué dans les synthèses suivantes:

Les acides gras, triglycérideset Phospholipides.
Corps cétoniques - acétoacétate, acétone et l'acide bêta-hydroxybutyrique.
Stéroïdes, tels que cholestérol, acides biliaires, ergostérol - précurseur de l'ergocalciférol et de la vitamine D2, respectivement, surrénale et sexe hormones.
Tous les composants composés d'unités isoprénoïdes, telles que l'ubiquinone et la coenzyme Q, respectivement, avec une chaîne latérale isoprénoïde lipophile - l'acide mévalonique est le précurseur de l'isoprénoïde et est formé par condensation de trois molécules d'acétyl-CoA.
Hème - un complexe de porphyrine contenant du fer trouvé en tant que groupe prothétique dans des protéines appelées cytochromes; les principales hémoprotéines dérivées comprennent l'hémoglobine (pigment sanguin), la myoglobine et les cytochromes de la chaîne respiratoire mitochondriale et des systèmes dégradant les médicaments - P450
L'acétylcholine, l'un des neurotransmetteurs les plus importants du cerveau - par exemple, il médie la transmission de l'excitation entre le nerf et le muscle au niveau du plateau neuromusculaire et la transmission de la première à la deuxième des deux cellules nerveuses connectées en série dans le système autonome système nerveux, c'est-à-dire dans les systèmes nerveux sympathique et parasympathique
Formation de sucres de composants importants de glycoprotéines et de glycolipides, tels que la N-acétylglucosamine, la N-acétylgalactosamine et l'acide N-acétylneuroamique - les glycoprotéines servent, par exemple, comme composants structuraux des membranes cellulaires, du mucus (mucus) de diverses muqueuses, des hormones telles que la thyrotropine, des immunoglobulines et des interférons, et pour l'interaction cellulaire à travers les protéines membranaires; les glycolipides sont également impliqués dans la construction des membranes cellulaires

De plus, l'acétyl-CoA réagit avec médicaments tels que sulfamides, qui doivent être acétylés pour leur excrétion dans le foie. Ainsi, l'acétyl-CoA contribue à la désintoxication of médicaments.Acétylation du peptide hormones pendant leur clivage du précurseur polypeptidique affecte leur activité de différentes manières. Par exemple, l'épinéphrine est inhibée dans son activité à la suite du transfert d'un groupe acétyle à l'extrémité N-terminale de la chaîne peptidique, tandis que l'hormone stimulant les mélanocytes-MHS est activée par acétylation. métabolisme impliqué dans la formation et la dégradation de l'acétyl-CoA:

Pyruvate déshydrogénase - après glycolyse (glucose dégradation), ce complexe enzymatique conduit à la décarboxylation oxydative du pyruvate en acétyl-CoA.
Acétyl-CoA carboxylase - conversion de l'acétyl-CoA en malonyl-CoA pour la synthèse des acides gras.
Acyl-CoA déshydrogénase, t-énol-CoA hydratase, bêta-hydroxyacyl-CoA déshydrogénase, thiolase - dégradation d'acides gras saturés dans le cadre de la bêta-oxydation en acétyl-CoA; dans la bêta-oxydation, deux atomes de carbone sont toujours séparés d'un acide gras successivement sous forme d'acétyl-CoA - par exemple, la dégradation de l'acide palmitique saturé - C16: 0 - huit molécules d'acétyl-CoA se forment
Thioloase, 3-hydroxy-3-méthylglutaryl-CoA réductase - HMG réductase - la première enzyme conduit à la conversion de l'acétyl-CoA en 3-hydroxy-3-méthylglutaryl-CoA, qui peut en outre réagir pour former des corps cétoniques; La HMG réductase réduit la HMG-CoA en mévalonate pour la synthèse de stéroïdes appartenant à lipides tels que cholestérol.

Acyle coenzyme A

Acyl-CoA est le nom d'un résidu d'acide gras activé. des acides sont relativement inertes, ils doivent d'abord être activés par CoA avant de pouvoir subir des réactions. L'enzyme cruciale pour l'activation est l'acyl-CoA synthétase, également connue sous le nom de thiokinase, qui est une enzyme dépendante de la CoA. La thiokinase conduit à la formation de l'adénylate d'acyle par addition d'ATP au groupe carboxyle de l'acide gras avec le clivage de deux phosphate résidus de l'ATP. Dans ce processus, le adénosine le triphosphate se transforme en adénosine monophosphate - AMP. Par la suite, l'AMP est clivé de l'adénylate d'acyle et l'énergie libérée dans ce processus est utilisée pour l'estérification du fragment acyle avec la coenzyme A. Cette étape est également catalysée par la thiokinase. des acides sont capables de réactions, telles que la bêta-oxydation, uniquement sous la forme du composé riche en énergie avec CoA.Pour la bêta-oxydation - dégradation des graisses saturées des acides - l'acyl-CoA doit être transporté dans la matrice mitochondriale. Les acides gras à longue chaîne ne peuvent traverser la membrane mitochondriale interne qu'à l'aide de la molécule de transport L-carnitine. CoA transfère le groupe acyle à la carnitine, qui transporte le résidu d'acide gras dans la matrice mitochondriale. Là, le groupe acyle est lié par la coenzyme A, de sorte que l'acyl-CoA est à nouveau présent.Dans la matrice mitochondriale, l'oxydation bêta réelle commence. Il se produit par étapes dans une séquence répétée de quatre réactions individuelles. Les produits d'une seule séquence des quatre réactions individuelles comprennent une molécule d'acide gras qui est de deux carbone atomes plus courts sous forme d'acyl-CoA et d'un résidu acétyle lié à la coenzyme A, qui est composé des deux atomes C de l'acide gras qui ont été séparés.L'acide gras, qui est plus petit de deux atomes de carbone, est renvoyé à la première étape de la bêta-oxydation et subit un nouveau raccourcissement. Cette séquence réactionnelle est répétée jusqu'à ce que deux molécules d'acétyl-CoA restent à la fin. Ceux-ci peuvent entrer dans le cycle du citrate pour une dégradation supplémentaire ou être utilisés pour la synthèse de corps cétoniques ou d'acides gras.En plus du transfert de groupes acétyle, le transfert de résidus acyle par la coenzyme A est également important. Des acylations avec l'acide myristique d'acide gras saturé en C14 se produisent fréquemment, le résidu acyle étant lié à un résidu glycine N-terminal d'une protéine, telle que la cytochrome réductase et la protéine kinase. CoA transfère également l'acyle de l'acide palmitique d'acide gras C16 à une sérine ou la cystéine résidu de protéines, comme le fonte transferrine récepteur, le insuline récepteur et glycoprotéines membranaires des cellules du système immunitaire On peut supposer que ces acylations servent à permettre à la protéine de se lier aux biomembranes. En outre, il est discuté que le transfert de groupe acyle affecte la capacité de la protéine à participer aux étapes de régulation de la transduction du signal.

4́-Phosphopantetheine comme coenzyme de l'acide gras synthase

En plus de son importance comme élément constitutif de la coenzyme A, l'acide pantothénique sous forme de phosphopantéthéine a une fonction importante en tant que groupe prothétique de la protéine porteuse d'acyle (ACP) de l'acide gras synthase. L'acide gras synthase représente une protéine multifonctionnelle qui est divisée en différentes sections spatiales par repliement. Chacune de ces sections possède l'une des sept activités enzymatiques au total. L'une de ces sections consiste en la protéine porteuse d'acyle, qui contient un groupe SH périphérique formé par un résidu cystéinyle et un groupe SH central. La 4́-Phosphopantétheine forme le groupe SH central en étant liée de manière covalente à son phosphate La biosynthèse des acides gras saturés se déroule selon une séquence cyclique ordonnée, l'acide gras à synthétiser étant offert à son tour aux sections enzymatiques individuelles de l'acide gras synthase. Lors de la synthèse, le groupement SH terminal de la 4́-phosphopantéthéine a le rôle d'accepteur du résidu malonyle à reprendre lors de chaque manipulation. En outre, il sert de support pour l'acide gras en croissance.La coenzyme A est également impliquée dans la formation des acides gras et leur incorporation dans, par exemple, les sphingolipides ou Phospholipides [4, 10. Les sphingolipides sont des éléments constitutifs de la myéline (gaine de myéline d'un neurone, c'est-à-dire un cellule nerveuse) et sont donc importants pour la transduction du signal nerveux. Phospholipides appartiennent à la famille des lipides membranaires et forment le composant principal de la bicouche lipidique d'une biomembrane.Pour le début de la biosynthèse des acides gras, CoA transfère un groupe acétyle à un groupe SH enzymatique ainsi qu'un résidu malonyle à l'enzyme lié 4́- phosphopantéthéine de la synthase d'acide gras: une condensation se produit entre les radicaux acétyle et malonyle, conduisant à la formation d'un bêta-cétoacylthioester avec le élimination of le dioxyde de carbone. Une réduction, élimination of d'eau, et une autre réduction aboutit à un acylthioester saturé.A chaque cycle cyclique, la chaîne des acides gras est allongée de deux atomes de carbone.Pour synthétiser une mole d'acide gras en C16 ou C18, une mole d'acétyl-CoA est nécessaire comme démarreur et sept ou huit moles de malonyl-CoA en tant que fournisseurs d'unités C2 supplémentaires.