Struktura koenzymu A: 1: (3'-fosforyboza lub rybozo-3-fosforan i adenina ) - adenozyna 2: pirofosforan; 1+2: 3'-phosphoryliertes-Adenosindiphosphat 3: kwas pantoinowy, kwas dihydroksy-dimetylo-butanowy 4: β-alanina 3+4: kwas pantotenowy 5: β-merkaptoetyloamina, merkaptoetanoloamina, tioetanoloamina, cysteamina 3+4+5: Pantethein

Wzór strukturalny koenzymu A, wzór sumaryczny: C₂₁H₃₆N₇O₁₆P₃S

Model koenzymu A

Wzór strukturalny Acetyl-CoA

Model 3D koenzymu

Koenzym A (w skrócie CoA, czasem CoASH w celu uwidocznienia niepodstawionej grupy tiolowej ) - związek organiczny powstający w organizmie z adenozynotrifosforanu , pantotenianu oraz β-merkaptoetyloaminy , służący jako przenośnik grup acylowych . Cząsteczkę koenzymu A związaną z resztą acylową nazywa się acylokoenzymem A (acylo-CoA). Najważniejszym z takich połączeń jest acetylokoenzym A (acetyl-CoA).

Acylo-CoA i Acetylo-CoA

Acylo-CoA czyli acylokoenzym A to połączenie koenzymu A z resztą acylową umożliwiające jej transport w organizmie. Acylo-CoA powstaje w wyniku acylowania grupy tiolowej CoA:

CoASH + RCOOH → CoAS~COR + H₂O

Najważniejszym przykładem takiego połączenia jest acetylokoenzym A (Acetyl-CoA), tzw. aktywny octan - produkt acetylowania koenzymu A uczestniczący w wielu przemianach zachodzących w organizmie, np. w cyklu kwasu cytrynowego .

Acetylo-CoA odgrywa kluczową rolę w metabolizmie . Składa się z grupy octanowej (acylowej -COCH₃) związanej kowalencyjnie z koenzymem A. Uczestniczy w przemianie tlenowej sacharydów w Cyklu Krebsa , w syntezie kwasów tłuszczowych oraz w syntezie steroidów .

Tworzenie acetylo-CoA w mitochondriach

Pirogronian po wejściu do mitochondriów może ulec utlenieniu do CO₂ i H₂O (w cyklu kwasów trójkarboksylowych ) bądź być wykorzystany do syntezy kwasów lub innych związków. Uprzednio jednak musi ulec utleniającej dekarboksylacji , tworząc "aktywny octan" - acetylo-CoA.

pirogronian + NAD ⁺ + CoA → acetylo-CoA + NADH + H⁺ + CO₂

ΔG°= -33,5 kJ (-8,0 kcal/mol)

Faktyczny mechanizm reakcji jest znacznie bardziej złożony. W katalizującym kompleksie uczestniczą trzy enzymy główne (dehydrogenaza pirogronianowa, transacylaza liponianowa, dehydrogenaza liponianowa), pięć koenzymów ( pirofosforan tiaminy , kwas liponowy , NAD+, FAD , CoA) oraz dwa enzymy regulujące ( kinaza i fosfataza dehydrogenazy pirogronianowej).

Przebieg procesu zależy od stanu energetycznego komórki. Przy wysokim stężeniu ATP dehydrogenaza pirogronianowa przy udziale odpowiedniej kinazy przechodzi w nieaktywną formę ufosforylowaną, dzięki czemu cały proces ulega zahamowaniu. Przy niskim stężeniu ATP , o wysokim ADP oraz Ca²⁺ następuje pod wpływem swoistej fosfatazy defosforylacja dehydrogenazy pirogronianowej, z utworzeniem formy aktywnej enzymu.

Proces utleniającej dekarboksylacji α-ketokwasów jest źródłem czterech wiązań wysokoenergetycznych . Trzy tworzone są podczas utleniania poprzez łańcuch oddechowy powstałego NADH. Czwarte, powstałe na poziomie substratu zmagazynowane jest w postaci ~S-CoA. Przy dekarboksylacji pirogronianu wiązanie to nie jest źródłem ATP, jest jednak wykorzystywane w procesach syntezy. Proces utleniającej dekarboksylacji pirogronianu jest nieodwracalny.

Bibliografia

• Utlenianie kwasów tłuszczowych: ketogeneza. W: Harold A. Harper, Victor W. Rodwell, Peter A. Mayes Biochemia Harpera wyd. PZWL