La acetil-CoA ( acetil coenzima A ) es una molécula que participa en muchas reacciones bioquímicas en el metabolismo de proteínas, carbohidratos y lípidos . [2] Su función principal es entregar el grupo acetilo al ciclo del ácido cítrico (ciclo de Krebs) para que sea oxidado para la producción de energía. La coenzima A (CoASH o CoA) consiste en un grupo de β-mercaptoetilamina unido a la vitamina ácido pantoténico (B5) a través de un enlace amida [3]y ADP 3'-fosforilado. El grupo acetilo (indicado en azul en el diagrama estructural de la derecha) de acetil-CoA está unido al sustituyente sulfhidrilo del grupo β-mercaptoetilamina. Este enlace tioéster es un enlace de "alta energía", que es particularmente reactivo. La hidrólisis del enlace tioéster es exergónica (-31,5 kJ / mol).
Nombres | |
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Nombre IUPAC O 1 - {(3 R ) -4 - [(3 - {[2- (Acetilsulfanil) etil] amino} -3-oxopropil) amino] -3-hidroxi-2,2-dimetil-4-oxobutil} O 3 - [(2 R , 3 S , 4 R , 5 R ) -5- (6-amino-9 H -purin-9-il) -4-hidroxi-3- (fosfonooxi) oxolan-2-il] dihidrógeno difosfato | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.000.719 |
KEGG | |
Malla | Acetilo + Coenzima + A |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 23 H 38 N 7 O 17 P 3 S | |
Masa molar | 809,57 g · mol −1 |
UV-vis (λ máx. ) | 260 nm; 232 millas náuticas [1] |
Absorbancia | ε 260 = 16,4 mM −1 cm −1 (adenina) [1] ε 232 = 8,7 mM −1 cm −1 (tioéster) [1] Δ ε 232 en la hidrólisis de tioéster = −4,5 −1 cm −1 [1] |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
La CoA se acetila a acetil-CoA por la descomposición de los carbohidratos a través de la glucólisis y por la descomposición de los ácidos grasos a través de la β-oxidación . La acetil-CoA luego ingresa al ciclo del ácido cítrico, donde el grupo acetilo se oxida a dióxido de carbono y agua, y la energía liberada se captura en forma de 11 ATP y un GTP por grupo acetilo. GTP es el equivalente de ATP y pueden ser interconvertidos por Nucleósido-difosfato quinasa . [4]
Konrad Bloch y Feodor Lynen recibieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1964 por sus descubrimientos que vinculan la acetil-CoA y el metabolismo de los ácidos grasos. Fritz Lipmann ganó el Premio Nobel en 1953 por su descubrimiento del cofactor coenzima A . [5]
Síntesis directa
La acetilación de CoA está determinada por las fuentes de carbono. [6] [7]
Extramitocondrial
- A niveles altos de glucosa , la glucólisis se produce rápidamente, lo que aumenta la cantidad de citrato producido a partir del ciclo del ácido tricarboxílico. Este citrato luego se exporta a otros orgánulos fuera de las mitocondrias para ser descompuesto en acetil-CoA y oxaloacetato por la enzima ATP citrato liasa (ACL). Esta reacción principal está acoplada a la hidrólisis de ATP. [8] [9]
- A niveles bajos de glucosa:
- La CoA se acetila usando acetato por acetil-CoA sintetasa (ACS), también acoplada con hidrólisis de ATP . [10]
- El etanol también sirve como fuente de carbono para la acetilación de CoA utilizando la enzima alcohol deshidrogenasa . [11]
- Se produce la degradación de aminoácidos cetogénicos de cadena ramificada como valina , leucina e isoleucina . Estos aminoácidos se convierten en α-cetoácidos mediante transaminación y, finalmente, en isovaleril-CoA mediante descarboxilación oxidativa mediante un complejo α-cetoácido deshidrogenasa. Isovaleril-CoA sufre deshidrogenación , carboxilación e hidratación para formar otro derivado intermedio de CoA antes de que se escinda en acetil-CoA y acetoacetato . [12] [ página necesaria ]
Intramitocondrial
- A niveles altos de glucosa, la acetil-CoA se produce a través de la glucólisis . [13] El piruvato sufre una descarboxilación oxidativa en la que pierde su grupo carboxilo (como dióxido de carbono ) para formar acetil-CoA, emitiendo 33,5 kJ / mol de energía. La conversión oxidativa de piruvato en acetil-CoA se conoce como reacción de piruvato deshidrogenasa . Es catalizado por el complejo de piruvato deshidrogenasa . Son posibles otras conversiones entre piruvato y acetil-CoA. Por ejemplo, piruvato formiato liasa desproporciona el piruvato en acetil-CoA y ácido fórmico .
- A niveles bajos de glucosa, la producción de acetil-CoA está relacionada con la β-oxidación de ácidos grasos . Los ácidos grasos se convierten primero en acil-CoA. La acil-CoA luego se degrada en un ciclo de cuatro pasos de oxidación, hidratación, oxidación y tiolisis catalizada por cuatro enzimas respectivas, a saber, acil-CoA deshidrogenasa , enoil-CoA hidratasa , 3-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa y tiolasa . El ciclo produce una nueva cadena de ácidos grasos con dos carbonos menos y acetil-CoA como subproducto. [14]
Funciones
Intermedios en varias vías
- En Respiración Celular
- Ciclo del ácido cítrico :
- A través de una serie de reacciones químicas, la energía almacenada se libera mediante la oxidación de acetil-CoA derivada de carbohidratos, grasas y proteínas en trifosfato de adenosina (ATP) y dióxido de carbono .
- Metabolismo de los ácidos grasos
- La acetil-CoA se produce por la descomposición de carbohidratos (por glucólisis ) y lípidos (por β-oxidación ). Luego ingresa al ciclo del ácido cítrico en la mitocondria al combinarse con oxaloacetato para formar citrato . [15] [16]
- Dos moléculas de acetil-CoA se condensan para formar acetoacetil-CoA , lo que da lugar a la formación de acetoacetato y β-hidroxibutirato . [15] El acetoacetato, el β-hidroxibutirato y su producto de degradación espontánea, la acetona [17], se conocen con frecuencia, pero de manera confusa, como cuerpos cetónicos (ya que no son "cuerpos" en absoluto, sino sustancias químicas solubles en agua). Los cuerpos cetónicos son liberados por el hígado a la sangre. Todas las células con mitocondrias pueden tomar cuerpos cetónicos de la sangre y reconvertirlos en acetil-CoA, que luego se puede usar como combustible en sus ciclos de ácido cítrico, ya que ningún otro tejido puede desviar su oxaloacetato hacia la vía gluconeogénica de la forma en que el hígado lo hace. A diferencia de los ácidos grasos libres, los cuerpos cetónicos pueden atravesar la barrera hematoencefálica y, por tanto, están disponibles como combustible para las células del sistema nervioso central , actuando como sustituto de la glucosa, sobre la que estas células normalmente sobreviven. [15] La aparición de altos niveles de cuerpos cetónicos en la sangre durante la inanición , una dieta baja en carbohidratos , ejercicio intenso prolongado y diabetes mellitus tipo 1 no controlada se conoce como cetosis , y en su forma extrema en situaciones fuera de control. diabetes mellitus tipo 1, como cetoacidosis .
- Por otro lado, cuando la concentración de insulina en la sangre es alta y la de glucagón es baja (es decir, después de las comidas), la acetil-CoA producida por la glucólisis se condensa normalmente con oxaloacetato para formar citrato en la mitocondria. Sin embargo, en lugar de continuar a través del ciclo del ácido cítrico para convertirse en dióxido de carbono y agua, el citrato se elimina de la mitocondria al citoplasma . [15] Allí es escindido por la ATP citrato liasa en acetil-CoA y oxaloacetato. El oxaloacetato se devuelve a la mitocondria como malato (y luego se convierte nuevamente en oxaloacetato para transferir más acetil-CoA fuera de la mitocondria). [18] Esta acetil-CoA citosólica se puede utilizar para sintetizar ácidos grasos mediante carboxilación mediante acetil-CoA carboxilasa en malonil CoA , el primer paso comprometido en la síntesis de ácidos grasos. [18] [19] Esta conversión ocurre principalmente en el hígado, el tejido adiposo y las glándulas mamarias lactantes , donde los ácidos grasos se combinan con el glicerol para formar triglicéridos , el principal depósito de combustible de la mayoría de los animales. Los ácidos grasos también son componentes de los fosfolípidos que constituyen la mayor parte de las bicapas lipídicas de todas las membranas celulares . [15]
- En las plantas, la síntesis de novo de ácidos grasos se produce en los plástidos . Muchas semillas acumulan grandes depósitos de aceites de semillas para apoyar la germinación y el crecimiento temprano de la plántula antes de que se convierta en un organismo fotosintético neto .
- La acetil-CoA citosólica también puede condensarse con acetoacetil-CoA para formar 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA ( HMG-CoA ), que es el paso limitante que controla la síntesis de colesterol . [15] El colesterol se puede usar como es, como un componente estructural de las membranas celulares, o puede ser usada para sintetizar hormonas esteroides , sales biliares y vitamina D . [15] [19]
- La acetil-CoA puede ser carboxilada en el citosol por la acetil-CoA carboxilasa , dando lugar a malonil-CoA , un sustrato necesario para la síntesis de flavonoides y policétidos relacionados , para el alargamiento de ácidos grasos para producir ceras , cutículas y aceites de semillas en miembros de la familia Brassica , y para la malonación de proteínas y otros fitoquímicos. [20] En las plantas, estos incluyen sesquiterpenos , brasinoesteroides (hormonas) y esteroles de membrana .
- Síntesis de esteroides :
- La acetil-CoA participa en la vía del mevalonato participando en la síntesis de hidroximetilglutaril-CoA .
- Síntesis de acetilcolina :
- La acetil-CoA también es un componente importante en la síntesis biogénica del neurotransmisor acetilcolina . La colina , en combinación con acetil-CoA, es catalizada por la enzima colina acetiltransferasa para producir acetilcolina y coenzima A como subproducto.
- Síntesis de melatonina
- Acetilación
- La acetil-CoA es también la fuente del grupo acetilo incorporado en ciertos residuos de lisina de proteínas histonas y no histonas en la acetilación de modificación postraduccional . Esta acetilación está catalizada por acetiltransferasas . Esta acetilación afecta el crecimiento celular , la mitosis y la apoptosis . [21]
- Regulador alostérico
- La acetil-CoA actúa como un regulador alostérico de la piruvato deshidrogenasa quinasa (PDK). Regula a través de la proporción de acetil-CoA versus CoA. El aumento de la concentración de acetil-CoA activa la PDK. [22]
- La acetil-CoA también es un activador alostérico de la piruvato carboxilasa . [23]
Mapa de ruta interactivo
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Ver también
- Malonil-CoA descarboxilasa
Referencias
- ^ a b c d Dawson, Rex MC; Elliott, Daphne C .; Elliott, William H .; Jones, Kenneth M. (2002). Datos para la investigación bioquímica (3ª ed.). Prensa de Clarendon. pag. 117. ISBN 978-0-19-855299-4.
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este proceso se describe gráficamente en la página 73
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enlaces externos
- Acetil + Coenzima + A en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .