パントテン酸（ビタミンB5）：機能

中間代謝

パントテン酸、補酵素Aの形で、中間代謝の多様な反応に関与しています。これには、エネルギー、炭水化物、脂肪、およびアミノ酸代謝が含まれます。これは、同化代謝と異化代謝のインターフェースで発生する代謝経路によって特徴付けられます。同化–蓄積–プロセスには、次のような高分子細胞成分の酵素合成が含まれます。炭水化物, タンパク質と脂肪、小さいから ATPの助けを借りて。異化-分解-反応は、大きな栄養素の酸化的分解によって特徴付けられます、といった炭水化物、脂肪、およびタンパク質、より小さく、よりシンプルに、ペントースやヘキソースなど、脂肪酸, アミノ酸, カーボン二酸化炭素、および水。 ATP の形でのエネルギーの放出は、異化作用に関連しています。補酵素 A の本質的な機能は、アシル基を転移することです。このプロセスでは、CoAは、一方では転移されるアシル残基への接続を確立し、他方では重要なへの接続を確立します酵素中間代謝の。このように、アシル基と酵素活性化され、体内で十分な速度で特定の化学反応を起こすことができます。補酵素 A がなければ、結合パートナーの反応性がはるかに高くなります。補酵素 A によるアシル基転移は、次のように進行します。最初のステップでは、アポ酵素（酵素のタンパク質部分）に緩く結合した補酵素Aが、次のような適切なドナーからアシル基を引き継ぎます。ピルビン酸塩、アルカンまたは脂肪酸。 CoAとアシルの結合は、補酵素A分子のシステアミン残基のSH基（チオール基）とアシルのカルボキシル基（COOH）の間で起こる。この結合はチオエステル結合と呼ばれます。それは非常にエネルギーが高く、高いグループ移動ポテンシャルを持っています。既知のチオエステル結合は、例えば、アセチル-、プロピオニル-およびマロニル-CoA、および脂肪酸-CoAチオエステルです.最後に、補酵素AのSH基はその反応基を表し、補酵素AはしばしばCoAと省略されます-SH。XNUMX番目のステップでは、補酵素AがアシルCoAとしてアシル残基に関連してXNUMXつのアポ酵素から分離し、別のアポ酵素に移動します。最後のステップで、酵素に結合したCoAは、アシル基をオキサロ酢酸や脂肪酸シンターゼなどの適切なアクセプターに転移します。CoAによるアシル基の獲得と放出の間に、さらにいくつかの酵素触媒反応が発生する可能性があります。例えば、アシル基の構造は、補酵素 A への結合中に変化する可能性があります。例えば、プロピオン酸からコハク酸への酵素変換。アミノ酸代謝への補酵素 A としてのパントテン酸の寄与:

ロイシン, アルギニン, メチオニン & リジン.

の酵素分解：

イソロイシン、ロイシン & トリプトファンアセチルCoAに。
バリンからメチルマロニルCoA
イソロイシンからプロピオニル-CoA
フェニルアラニン、チロシン、リジン、トリプトファンからアセトアセチルCoAへ
ロイシンから3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリル-CoAへ

パントテン酸は、

細胞の修飾タンパク質。アシル反応とアセチル化反応はそれぞれ、タンパク質の活性、構造、局在に強く影響する可能性があります。最も一般的な修飾は、CoA によるペプチド鎖の N 末端へのアセチル基の転移です。メチオニン, アラニンこのアセチル化の可能な機能として、タンパク質分解に対する細胞タンパク質の保護が議論されています。アセチルコリン, パントテン酸の形成に不可欠ですタウリンそれぞれ、2-アミノエタンスルホン酸。タウリンの代謝における安定した最終製品です。硫黄-含有アミノ酸システイン & メチオニン。アミノ酸様化合物は、一方では神経伝達物質（メッセンジャー物質）であり、一方では流体を安定させる働きをしますセル内。加えて、タウリンのメンテナンスに参加しています。免疫システム炎症を防ぎます。

アセチル補酵素A

中間代謝では、最も重要なエステル補酵素Aの活性化、アセチル-CoA。異化炭水化物、脂肪、アミノ酸またはタンパク質代謝の最終産物です。から形成されたアセチルCoA 炭水化物、脂肪およびタンパク質は、アセチル基を CoA 依存性クエン酸シンターゼによってオキサロ酢酸に転移してクエン酸を形成することにより、クエン酸回路に導入できます。カーボン二酸化炭素と水 ATPの形でエネルギーを生成します。クエン酸回路の主要なCoA誘導体は、活性化されたコハク酸、スクシニルCoAです。これは、CoA依存性のα-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼによる脱炭酸反応の結果として、α-ケトグルタル酸から形成されます。別のCoA依存性酵素の作用により、スクシニルCoAとグリシンの反応によりデルタアミノレブリン酸が形成されます。後者は、コリン環の前駆体です。ビタミンB12 シトクロムのポルフィリン環やヘムタンパク質などヘモグロビン。にパントテン酸欠乏、貧血 (貧血) 動物実験では、以下の欠損により発生します。ヘモグロビン.異化代謝プロセスに加えて、アセチル-CoA は次の合成に関与しています。

脂肪酸, トリグリセリド類, リン脂質.
ケトン体–アセト酢酸、アセトンおよびベータヒドロキシ酪酸。
のようなステロイドコレステロール, 胆汁酸、エルゴステロール–エルゴカルシフェロールとビタミンD2の前駆体、それぞれ副腎と性別ホルモン.
ユビキノンやコエンザイム Q などのイソプレノイドユニットから構成されるすべてのコンポーネントは、親油性イソプレノイド側鎖を持ち、メバロン酸はイソプレノイド前駆体であり、XNUMX つのアセチル CoA 分子の縮合によって形成されます。
ヘム–シトクロムとして知られるタンパク質の補欠分子族として見られる鉄含有ポルフィリン複合体。主要な派生ヘモタンパク質には、ヘモグロビン (血液色素)、ミオグロビン、およびミトコンドリア呼吸鎖および薬物分解システムのシトクロムが含まれます – P450
アセチルコリン、で最も重要な神経伝達物質のXNUMXつ脳 – たとえば、神経筋終板における神経と筋肉の間の興奮の伝達、および自律神経の直列に接続された XNUMX つの神経細胞の最初から XNUMX 番目への伝達を仲介します。神経系、すなわち、交感神経系と副交感神経系の両方で
N-アセチルグルコサミン、N-アセチルガラクトサミン、N-アセチルニューロアミン酸などの糖タンパク質および糖脂質の重要な成分の糖の形成–糖タンパク質は、例えば、細胞膜、さまざまな粘液膜の粘液（粘液）の構造成分として機能します。チロトロピン、免疫グロブリンおよびインターフェロンなどのホルモン、および膜タンパク質を介した細胞相互作用のためのホルモン。糖脂質は細胞膜の構築にも関与しています

さらに、アセチルCoAは薬物、といったスルホンアミドで排泄するためにアセチル化する必要があります。肝臓。したがって、アセチルCoAは解毒 of 薬物。ペプチドのアセチル化ホルモンポリペプチド前駆体からのそれらの切断の間、それらの活性に異なる方法で影響を与える。たとえば、エピネフリンは、アセチル基がペプチド鎖のN末端に転移する結果としてその活性が阻害されますが、メラノサイト刺激ホルモン-MHSはアセチル化によって活性化されます。中間体のCoA依存性酵素の例アセチルCoAの形成と分解に関与する代謝：

ピルビン酸デヒドロゲナーゼ–解糖後（グルコース分解）、この酵素複合体はピルビン酸のアセチルCoAへの酸化的脱炭酸を引き起こします。
アセチル-CoA カルボキシラーゼ – 脂肪酸合成のためのアセチル-CoA からマロニル-CoA への変換。
アシルCoAデヒドロゲナーゼ、t-エノールCoAヒドラターゼ、ベータヒドロキシアシルCoAデヒドロゲナーゼ、チオラーゼ–アセチルCoAへのベータ酸化の枠組みにおける飽和脂肪酸の分解。ベータ酸化では、16つの炭素原子が常にアセチルCoAの形で連続して脂肪酸から分離されます。たとえば、飽和パルミチン酸の分解– C0：XNUMX –XNUMX分子のアセチルCoAが形成されます。
チオラーゼ、3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリル-CoA レダクターゼ – HMG レダクターゼ – 前者の酵素は、アセチル-CoA を 3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリル-CoA に変換し、さらに反応してケトン体を形成することができます。 HMGレダクターゼは、HMG-CoAをメバロン酸に還元して、脂質、といったコレステロール.

アシル補酵素A

アシルCoAは活性化された脂肪酸残基の名前です。酸比較的不活性であるため、反応を起こす前にまずCoAによって活性化する必要があります。活性化に重要な酵素は、CoA依存性酵素であるチオキナーゼとしても知られるアシル-CoAシンセターゼです。チオキナーゼは、脂肪酸のカルボキシル基にATPを付加し、XNUMXつを切断することにより、アシルアデニル酸を形成します。リン酸塩 ATPからの残留物。このプロセスでは、アデノシン三リン酸はアデノシン一リン酸–AMPに変換されます。その後、AMP はアシルアデニル酸から切断され、このプロセスで放出されたエネルギーは、補酵素 A によるアシル部分のエステル化に使用されます。このステップもチオキナーゼによって触媒されます。酸ベータ酸化などの反応は、CoA とのエネルギーに富んだ化合物の形でのみ可能です。ベータ酸化の場合 – 飽和脂肪の分解酸 –アシルCoAはミトコンドリアマトリックスに輸送される必要があります。長鎖脂肪酸は、輸送分子L-カルニチンの助けを借りてのみミトコンドリア内膜を通過することができます。 CoAはアシル基をカルニチンに転移し、カルニチンは脂肪酸残基をミトコンドリアマトリックスに輸送します。そこでは、アシル基が補酵素Aに結合しているため、アシルCoAが再び存在します。ミトコンドリアマトリックスでは、実際のベータ酸化が始まります。これは、XNUMXつの個別の反応の繰り返しシーケンスで段階的に発生します。 XNUMX つの個々の反応の XNUMX つのシーケンスの生成物には、XNUMX つの脂肪酸分子が含まれます。カーボンアシルCoAの形でより短い原子と、分割された脂肪酸の14つのC原子で構成される補酵素Aに結合したアセチル残基.16つのC原子が小さい脂肪酸は、ベータ酸化の最初のステップであり、新たな短縮が行われます。この反応シーケンスは、XNUMXつのアセチルCoA分子が最後に残るまで繰り返されます。これらは、クエン酸回路に入ってさらに分解したり、ケトン体や脂肪酸の合成に使用したりできます。アセチル基の転移に加えて、補酵素Aによるアシル残基の転移も重要です。飽和CXNUMX脂肪酸ミリスチン酸によるアシル化が頻繁に起こり、アシル残基がチトクロームレダクターゼやプロテインキナーゼなどのタンパク質のN末端グリシン残基に結合します。 CoAはまた、アシルをCXNUMX脂肪酸パルミチン酸からセリンまたはシステインタンパク質の残留物、鉄トランスフェリン受容体、インスリン受容体、および細胞の膜糖タンパク質免疫システムおそらく、これらのアシル化は、タンパク質が生体膜に結合することを可能にするのに役立つ。さらに、アシル基の転移は、シグナル伝達の調節段階に参加するタンパク質の能力に影響を与えることが議論されています。

脂肪酸シンターゼの補酵素としての4'-ホスホパンテテイン

補酵素Aの構成要素としての重要性に加えて、ホスホパンテテインの形のパントテン酸は、脂肪酸シンターゼのアシルキャリアタンパク質（ACP）の補欠分子族として重要な機能を持っています。脂肪酸シンターゼは、折り畳みによって異なる空間セクションに分割される多機能タンパク質を表します。これらの各セクションには、合計 4 つの酵素活性の XNUMX つがあります。これらのセクションのXNUMXつは、システイニル残基と中央のSH基によって形成される末梢SH基を含むアシルキャリアタンパク質で構成されています。 XNUMX'-ホスホパンテテインは、そのと共有結合することにより、中央のSHグループを形成しますリン酸塩飽和脂肪酸の生合成は規則正しい周期で進行し、合成される脂肪酸は脂肪酸シンターゼの個々の酵素セクションに順番に提供されます。合成中、4´-ホスホパンテテインの末端SH基は、各操作中に取り込まれるマロニル残基のアクセプターの役割を果たします。さらに、それは成長する脂肪酸の担体として機能します。補酵素Aは、脂肪酸の形成と、スフィンゴ脂質やリン脂質 [4、10。スフィンゴ脂質はミエリンの構成要素です（ミエリン鞘ニューロンの、すなわち、神経細胞）したがって、神経シグナル伝達にとって重要です。リン脂質膜脂質ファミリーに属し、生体膜の脂質二重層の主成分を形成します。脂肪酸生合成の開始のために、CoAはアセチル基を酵素SH基に、マロニル残基を酵素結合4'-に転移します。脂肪酸シンターゼのホスホパンテテイン。アセチルラジカルとマロニルラジカルの間で縮合が起こり、排除 of 二酸化炭素。削減、排除 of 水、および別の還元により、飽和アシルチオエステルが生成されます。各サイクルサイクルで、脂肪酸鎖は16つの炭素原子によって延長されます.18モルのC2またはCXNUMX脂肪酸を合成するには、スターターとしてXNUMXモルのアセチルCoAが必要です。または追加のCXNUMXユニットのサプライヤーとしてXNUMXモルのマロニルCoA。