アセチルCoA・・・脂質と、タンパク質などをつなぐ物質。

 

 

  

 アセチルCoA

 ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体(PDC)

 補酵素A

 ピルビン酸

 

 

参考

チオエステル・ワールド

ビタミンB

複素環式化合物

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アセチルCoA(アセチル補酵素A ビタミンB

 

アセチルCoAは、補酵素Aの末端のチオール基が、酢酸とチオエステル結合した有機化合物で、

β酸化やメバロン酸経路、クエン酸回路でみられ、脂質代謝やアミノ酸代謝、エネルギー代謝に関係します。

  

アセチルCoAは、補酵素Aと、ピルビン酸を原料とし、

ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体( PDC )による脱炭酸で生成します。

 

 アセチルCoAは、脂肪酸と、イソプレンという、細胞膜を構成する脂質の原料です。

 

 更に、クエン回路の出発物質でもあります・・・つまり、アミノ酸タンパク質)の原料にもなります・・・

オキサロ酢酸からは、糖新生にもつながります。

 

 あと、核酸ともつながるのかな、と考えてみると・・・アセチルCoAの原料の一つである、補酵素Aは、

パントテン酸と、アデノシン二リン酸(ADP)、2-チオキシエタンアミンから構成されています。

補酵素Aの原料に、核酸がありました・・・

 原料が核酸になるので、生命の起源は、核酸ワールド?と思いましたが、

パントテン酸の原料にも、βアラニンというアミノ酸があります・・・

ただし、αアラニンではなく、βアラニン、であるのは興味深いです。(生体のタンパク質は、基本的にα-アミノ酸でできています。)

 

 

 また、補酵素には、結構、核酸(塩基)と、硫黄、が含まれているのも興味深いです。

 

 硫黄といえば、黄鉄鉱FeS2)表面の代謝系で生命が誕生した、とする説があります(表面代謝説)。

 

また、チオエステル・ワールドド・デューブ)、という

チオエステルが、ATPが登場する以前の生命?のエネルギー通貨であった、という説もあります・・・

チオールは、メルカプタンとも呼ばれ、水素化された硫黄を末端に持つ有機化合物で、RSHで表される構造を持ちます。

チオエステルは、カルボン酸と、チオールが脱水縮合した構造 (RCOSR') を持つ化合物です。

カルボン酸は、二酸化炭素の還元体とみなすことができます。

また、チオールには、硫黄が含まれます・・・

この説だと、大元は、水素と二酸化炭素、及び硫黄になりそうですが・・・詳細不明です。

 

 

尚、一部の嫌気性微生物は、アセチルCoA経路Wood-Ljungdahl 経路)という、

水素と、二酸化炭素から、アセチルCoAを生成する経路を持っています。

アセチルCoA 参考 トップ

 

 

ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体PDC) アセチルCoA 補酵素A ピルビン酸 

 

ピルビン酸とチアミン二リン酸TPPから、アセチルCoAを生成する反応を触媒する酵素複合体です。

PDCには、E1E2E3、があります。

 

この反応は、ミトコンドリアのマトリックスで起こります。

 

ピルビン酸デヒドロゲナーゼE1) :PDCの律速過程です。補因子は、TPPです。

始め、ピルビン酸TPPが、E1に結合し、ピルビン酸は脱炭酸されます。

その後、α-リポ酸と結合し、TPPを放出します。

 

 ジヒドロリポイルトランスアセチラーゼE2) :PDCの触媒作用を担う、中心的な酵素です。補因子は、α-リポ酸CoAです。

E2で、リポ酸チオエステルと、CoAとの置換反応が起こり、アセチルCoAが生成されます。

生成されたアセチルCoAは、クエン酸回路に入ります。

 

 尚、α-リポ酸は、カルボキシル基と、環状のジスルフィド2個の硫黄原子がつながったもの)を含みます。

 

ジヒドロリポイルデヒドロゲナーゼE3) :補因子は、FADNAD+です。

E3で、ジヒドロリポ酸は、FADによる酸化を受け、α-リポ酸に戻ります。

FADは、還元されてFADH2となり、その後NAD+によって酸化されてFADに戻ります。

結果、NADHが生成します。

PDC トップ

 

 

 補酵素A(CoA アセチルCoA PDC ピルビン酸 ビタミンB

 

補酵素Aは、パントテン酸と、アデノシン二リン酸(ADP)、及び 2-チオキシエタンアミンから構成されています。

 

補酵素Aの誘導体には、アセチルCoA以外にも、以下のように脂質代謝や糖代謝に重要なものがあります。

アセトアセチルCoA

HMG-CoA

プロピオニルCoA

マロニルCoA

スクシニルCoA

 

 

アセトアセチルCoA  HMG-CoA

アセチル基  CH3CO)が、アセチルCoAと結合したものです。

チオラーゼが触媒する、アセチルCoA 2分子の縮合反応によって生成します。

 

メバロン酸経路や、β酸化の最終段階でもみられます。

補酵素A

 

ヒドロキシメチルグルタリルCoAHMG-CoA

アセトアセチルCoAが還元されて生成されます。

 

メバロン酸経路の中心的な物質で、これがHMG-CoAレダクターゼによってメバロン酸となる反応が、

テルペノイド/ステロイド/カロテノイド合成の律速反応です。

補酵素A

 

プロピオニルCoA

プロピオニルCoAは、プロピオン酸プロパン酸)と補酵素Aのチオエステル物質です。

 

奇数炭素鎖脂肪酸や、バリンロイシンイソロイシン及びβ-アラニンの分解によって生成する中間体です。

これは、最終的にスクシニルCoAとなり、クエン酸回路に入ります。

補酵素A

 

マロニルCoA

マロン酸プロパン二酸)と補酵素Aのチオエステル物質です。

 

酢酸-マロン酸経路と、脂肪酸合成でみられます。

 

酢酸-マロン酸経路では、アセチルCoAと縮合反応により、

ポリケチド(アセチルCoA等から始まり、マロニルCoAと反応してポリケトン鎖を合成した後、生成された物質。)

や、芳香族物質生合成の基質となります。

 

脂肪酸合成では、アセチルCoAアセチルCoAカルボキシラーゼによってマロニルCoAとなります。

これは、ATPを消費する吸エルゴン反応で、脂肪酸合成の律速段階です。

この反応には、ビオチンが必須です。

 

マロニルCoAは、アシルキャリヤータンパク質 (ACP) と結合して炭素鎖が延長され、脂肪酸誘導脂質)となります。

 

 尚、マロン酸のジエステルは、活性メチレン化合物で、塩基によってメチレンプロトンを引き抜き、

求核剤であるカルバニオンを発生させることができるため、炭素-炭素結合の形成に使用されます(アセト酢酸エステル合成)。

・・・そのため、マロニルCoA脂肪酸の炭素鎖延長反応に採用されたのでしょうか?(詳細不明)

補酵素A

 

スクシニルCoA

スクシニルCoAは、コハク酸ブタン二酸)と補酵素Aのチオエステル物質です。

 

クエン酸回路で、2-オキソグルタル酸と補酵素Aから生成され、コハク酸に変換されます。

スクシニルCoAは、クエン酸回路の中間体というだけでなく、クエン酸回路を調節する役割もあります。

これによってクエン酸シンターゼ2-オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼが、アロステリック効果により阻害を受けます。

 

スクシニルCoA、脂肪酸代謝でも重要です。

 

偶数個の炭素をもつ脂肪酸は、

β酸化によりアセチルCoA単位に分割されてクエン酸回路に入ります。

 

一方、奇数個の炭素をもつ脂肪酸は、最後にプロピオニルCoAが残ってしまいます。

これを代謝するために、メチルマロニルCoAを経て(アデノシルコバラミンが必要です)

スクシニルCoAとなり、クエン酸回路に入ります。

補酵素A トッ

 

 

ピルビン酸 PDC

 

ピルビン酸は、示性式が CH3C(=O)COOH と表されるカルボン酸で、

補酵素Aと結合してアセチルCoAとなります。

 

 ピルビン酸は、酒石酸や硫酸水素カリウムの混合物の加熱や、

強力な酸化剤(過マンガン酸カリウムなど)による、プロピレングリコール1,2-プロパンジオール)の酸化、

塩化アセチルとシアン化カリウムの反応によって得られる、シアン化アセチルの加水分解などによって合成されます。

 

また、生体内では、解糖系による、糖の嫌気性代謝で生成されます。

 

ピルビン酸は、グルタミン酸からアラニントランスアミナーゼによりアミノ基を転移されると、アラニン(アミノ酸)になります。

 

 更に、アセチルCoAを介して、脂肪酸、アミノ酸、エネルギーを産生します。

 また、ピルビン酸カルボキシラーゼと、

ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ2種の酵素により、

オキサロ酢酸を経て、ホスホエノールピルビン酸に変換され、糖新生が行われます。

 

尚、ピルビン酸が嫌気的に分解されると、

動物では、乳酸脱水素酵素による還元で、乳酸が産生します。

植物や微生物では、アセトアルデヒドを経てエタノールへと変換されます。

 

 これらは、NADHNAD+に再び酸化を行い、

糖があれば解糖系が動き続けられようにするための経路、と考えられています・・・

 

いろいろ、複雑に絡み合っていますね・・・

ピルビン酸 トップ

 

 

 

参考

チオエステル・ワールドチオール基チオエステル

ビタミンB

複素環式化合物

ップ

 

 

ビタミンB

チアミン             :ビタミンB1ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体や、トランスケトラーゼの補酵素。アルデヒド基転移。

リボフラビン       :ビタミンB2FAD。酸化還元。

ナイアシン         :ビタミンB3NAD。酸化還元。

パントテン酸     :ビタミンB5、と呼ばれていました。補酵素A

ピリドキシン       :ビタミンB6アミノ基転移など。

ビオチン          :ビタミンB7カルボキシル基転移酵素の補酵素。

葉酸                  :ビタミンB9テトラヒドロ葉酸

シアノコバラミン :ビタミンB12メチオニン合成や、メチルマロニルCoAをスクシニルCoAへ異性化

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チアミンビタミンB1

活性型は、チアミン二リン酸TPPで、アルデヒド基転移の運搬体として働きます

ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体の他、

ペントースリン酸経路でのトランスケトラーゼ、などの補酵素でもあります。

構造の中に、ピリミジンと、チアゾールを含みます。

ビタミンB

 

 

 リボフラビン ビタミンB2 、ラクトフラビン

ヘテロ環状イソアロキサジン環に、糖アルコールのリビトールが結合したものです。

 

FADフラビンアデニンジヌクレオチド)は、リボフラビンの補酵素型です。

 FAD は、FMN(リボフラビンにリン酸基が結合したもの)に、アデノシン一リン酸(AMP)が結合した構造をもちます。

 

フラビン酵素は、糖・アミノ酸・脂肪酸の中間代謝、酸化的リン酸化など、多くの酸化還元反応を触媒します。

 

 クエン酸回路(コハク酸:FAD酸化還元酵素(呼吸鎖複合体III))や、電子伝達系(呼吸鎖複合体I)、にも関わります。

ビタミンB E3

 

 

 ナイアシン ビタミンB3 ニコチン酸とニコチン酸アミド

 ニコチン酸は、ピリジンと、カルボン酸からなります。

 生体内では、ナイアシンは、トリプトファン、から合成されます。

 

ナイアシンは、糖質・脂質・タンパク質の代謝に不可欠で、

エネルギー代謝中の酸化還元酵素の補酵素として重要です。

 

ニコチンアミドは、ナイアシンが原料です。

 

NADニコチンアミドアデニンジヌクレオチド)は、ニコチンアミドヌクレオチドと、アデノシンからなります。

PDCの他、

エムデン-マイヤーホフ経路 (グリセルアルデヒド3リン酸脱水素酵素)、

クエン酸回路 (イソクエン酸脱水素酵素、α-ケトグルタル酸脱水素酵素、リンゴ酸脱水素酵素)、

電子伝達系 (呼吸鎖複合体INADH脱水素酵素複合体))、

嫌気呼吸 (乳脱水素酵素、アルコール脱水素酵素、グリセロール3リン酸脱水素酵素)、

にも関わります。

ビタミンB E3

 

 

パントテン酸 アセチルCoA

パントイン酸に、βアラニンが結合したものです。

補酵素Aの原料です。

 

アシルキャリアプロテイン(ACPの補因子(4'-ホスホパンテテイン)でもあります。

ACPにアセチル基が結合したアセチルACPと、マロニルCoAから脂肪酸が生成されます。

(脂肪酸生合成の出発物質は、アセチルCoAです)

ビタミンB

 

 

 ピリドキシン ビタミンB6

ビタミンB6には、他に、ピリドキサールピリドキサミン、があります。

構造に、ピリジンを含みます。

 

 ビタミンB6の活性型は、ピリドキサールリン酸で、

アミノ酸のすべてのアミノ基転移

いくつかの脱炭酸と脱アミノを行う補酵素です。

ビタミンB

 

 

ビオチン マロニルCoA

D-[(+)-cis-ヘキサヒドロ-2-オキソ-1H-チエノ-(3,4)- イミダゾール- 4-吉草酸]

カルボキシル基転移酵素の補酵素として働きます。

ビタミンB

 

 

 葉酸 ビタミンB9、ビタミンM、プテロイルグルタミン酸

 プテリジンに、パラアミノ安息香酸(芳香族カルボン酸かつアミン)と、グルタミン酸、が結合した構造を持ちます。

 

 葉酸は、体内で還元を受け、ジヒドロ葉酸を経て、テトラヒドロ葉酸に変換されて補酵素として働きます。

 

 テトラヒドロ葉酸は、特にアミノ酸と、核酸の代謝に関わる補酵素です。

 これは、ホルミル基 (CHO)、ホルムイミノ基 (CH2NH-)、メチレン基 (>CH2)、メチル基 (CH3) など、

1つの炭素原子を含む断片をドナー分子から受け取り、それをアミノ酸や核酸合成の中間体へ渡す役割を担います。

ビタミンB

 

 

 シアノコバラミン ビタミンB12

ビタミンB12は他に、ヒドロキソコバラミンなどがあります。

 コリン環と、ヌクレオチドの構造をもつ、コバルトの錯体です。

 コリン環は、ピロール 4個が炭素原子1個ずつをはさんで結合した環(テトラピロール環)です。

  

  補酵素型は、メチルコバラミンと、アデノシルコバラミンです。

 メチルコバラミンは、5-メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステインメチル基転移酵素(MTRメチオニン合成酵素)

 アデノシルコバラミンは、メチルマロニルCoAムターゼ(メチルマロニルCoAを、スクシニルCoAへの異性化を触媒する酵素)、の補酵素です。

ビタミンB 参考 トップ

 

 

複素環式化合物

2種類以上の元素により構成される、環式化合物です。ビタミンB群は、パントテン酸B5)以外は、窒素を含む環状構造を持ちます。

 

ピロール            5員環で、窒素原子を1つ含みます。シアノコバラミンB12)などがあります。

ホスホール        5員環で、リン原子を1つ含みます。

フラン                5員環で、酸素原子を1つ含みます。環状エーテル、でもあります。

チオフェン          5員環で、硫黄原子を1つ含みます。

  

イミダゾール      5員環で、1,3位ともに窒素原子を持ちます。ビオチンB7)などがあります。

オキサゾール     5員環で、1位に酸素3位に窒素原子を持ちます。

チアゾール        5員環で、1位に硫黄3位に窒素原子を持ちます。  チアミンB1)などがあります。

 

ピリジン             6員環(ベンゼン)で、窒素原子を1つ含みます。ナイアシンB3)、ピリドキシンB6)などがあります。

ピリダジン          6員環で、1,2位に窒素原子を持ちます。                                                  

ピリミジン           6員環で、1,3位に窒素原子を持ちます。核酸塩基の、シトシン、チミン、ウラシルや、チアミンB1)などがあります。

ピラジン             6員環で、1,4位に窒素原子を持ちます。プテリジンに含まれます。

 

  プテリジン          ピリミジンと、ピラジンが、結合の一辺を共有した構造を持ちます。 葉酸B9)などがあります。

                            また、リボフラビンB2)は、イソアロキサジン環(プテリジンを含みます)構造を持ちます。

プリン                ピリミジンと、イミダゾールが、結合の一辺を共有した構造を持ちます。核酸塩基の、アデニン、グアニンなどがあります。

インドール         ベンゼンと、ピロールが縮合した構造を持ちます。アミノ酸の、トリプトファンなどがあります。

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