ブチリルCoA

ブチリルCoA
テトラ脱プロトン化ブチリル-CoAの立体骨格式（{[(2R,3S,4R,5R)-5-イル-2-メタ-4-ヒドロキシ-3-イル]}）
テトラ脱プロトン化ブチリル-CoAの立体骨格式（{[（2 R ,3 S ,4 R ,5 R）-5-イル-2-メタ-4-ヒドロキシ-3-イル]}）
名前
IUPAC名
3′- O -ホスホノアデノシン 5′-{[(2 R ,3 S ,4 R ,5 R )-5-(6-アミノ-9 H -プリン-9-イル)-4-ヒドロキシ-3-(ホスホノオキシ)オキソラン-2-イル]メチル} O 3 -{(3 R )-4-[(3-{[2-(ブタノイルスルファニル)エチル]アミノ}-3-オキソプロピル)アミノ]-3-ヒドロキシ-2,2-ジメチル-4-オキソブチル二水素二リン酸}
IUPAC体系名
O 1 -{[(2 R ,3 S ,4 R ,5 R )-5-(6-アミノ-9 H -プリン-9-イル)-4-ヒドロキシ-3-(ホスホノオキシ)オキソラン-2-イル]メチル} O 3 -{(3 R )-4-[(3-{[2-(ブタノイルスルファニル)エチル]アミノ}-3-オキソプロピル)アミノ]-3-ヒドロキシ-2,2-ジメチル-4-オキソブチル}二水素二リン酸
識別子
3Dモデル（JSmol）
チェビ
ケムスパイダー
  • 260 チェックはい
  • 388318 {[(2 R ,3 S ,4 R ,5 R )-5-イル-2-メタ-4-ヒドロキシ-3-イル]} チェックはい
  • 5292369 {[(2 R ,3 R ,5 R )-5-イル,-2-({[{[(3 S )-3-ヒドロキシ]-オキシ}-ホスホ]-オキシ}-メタ),-3-イル]} チェックはい
ケッグ
メッシュブチリルコエンザイム+A
  • 265
  • 25201345  {[(2 R ,5 R )-5-イル,-2-({[{[(3 R )-3-ヒドロキシ]-オキシ}-ホスホ]-オキシ}-メタ),-3-イル]}
  • 439173  {[(2 R ,3 S ,4 R ,5 R )-5-イル-2-メタ-4-ヒドロキシ-3-イル]}
  • 46907881  {[(2 R ,3 R ,5 R )-5-イル,-2-({[{[(3 R )-3-ヒドロキシ]-オキシ}-ホスホ]-オキシ}-メタ),-3-イル]}
  • 6917112  {[(2 R ,3 R ,5 R )-5-イル,-2-({[{[(3 S )-3-ヒドロキシ]-オキシ}-ホスホ]-オキシ}-メタ),-3-イル]}
  • InChI=1S/C25H42N7O17P3S/c1-4-5-16(34)53-9-8-27-15(33)6-7-28-23(37)20(3) 6)25(2,3)11-46-52(43,44)49-51(41,42)45-10-14-19(48-50(38,39)40)18(35)24 (47-14)32-13-31-17-21(26)29-12-30-22(17)32/h12-14,18-20,24,35-36H,4-11H2,1-3H3,(H,27,33)(H,28,37)(H,41,42)(H,43,44)(H2,26,29,30)(H2,38,39,40) チェックはい
    キー: CRFNGMNYKDXRTN-UHFFFAOYSA-N チェックはい
  • CCCC(=O)SCCNC(=O)CCNC(=O)C(O)C(C)(C)COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC1OC(C(O)C1OP(O)(O)=O)N1C=NC2=C(N)N=CN=C12
プロパティ
C 25 H 42 N 7 O 17 P 3 S
モル質量837.62  g·mol −1
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。

ブチリルCoA（またはブチリルコエンザイムA、ブタノイルCoA）は、酪酸の有機コエンザイムA誘導体である。[ 1 ]脂肪酸代謝（分解および伸長）、発酵、4-アミノブタン酸（GABA）分解など、多くの生物学的経路に存在する天然物である。主にクロトニルCoAの中間体、前駆体として、またクロトニルCoAから変換される。[ 2 ]この相互変換はブチリルCoA脱水素酵素によって媒介される。

酸化還元データによると、ブチリルCoA脱水素酵素はpH7.0以上では活性をほとんど示さないか、全く示さない。これは重要な点である。酵素の中点電位はpH7.0、25℃である。したがって、この値を超えると酵素は変性する。[ 3 ]

ヒトの大腸内では、酪酸は腸上皮へのエネルギー供給を助け、細胞反応の調節を助けます。[ 4 ]

ブチリルCoAはCoAとの結合部に蓄えられた非常に高い潜在的ギブスエネルギー、-462.53937 kcal/molを有する。[ 5 ]

反応

脂肪酸代謝

ブチリルCoAは、アセチルCoAアセチルトランスフェラーゼ（またはチオラーゼ）によって3-オキソヘキサノイルCoAと相互変換される。 [ 6 ]有機化学の観点から見ると、この反応はクライゼン縮合の逆反応である。[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]その後、ブチリルCoAはクロトニルCoAに変換される。この変換は、電子伝達フラビンタンパク質2,3-酸化還元酵素によって触媒される。[ 12 ]この酵素には、ブチリルCoA脱水素酵素、[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]アシルCoA脱水素酵素、 [ 15 ]アシルCoA酸化酵素、[ 16 ]短鎖2-メチルアシルCoA脱水素酵素[ 17 ] など、互いに相同性のある同義語が多数あります。

発酵

ブチリルCoAは、クロストリジウム・クルイベリに見られる発酵経路の中間体である。[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]この種はアセチルCoAとコハク酸をブタン酸に発酵させ、その過程でエネルギーを抽出することができる。[ 19 ] [ 20 ]エタノールからアセチルCoA、そしてブタン酸への発酵経路は、 ABE発酵としても知られている。

Clostridium kluyveriにおける発酵経路の概要。赤い矢印はコハク酸発酵経路、青い矢印はエタノール/アセチルCoA発酵経路（ABE発酵とも呼ばれる）です。

ブチリルCoAは、ブチリルCoA脱水素酵素の触媒作用によってクロトニルCoAから還元されます。この際、2つのNADH分子が4つの電子を供与し、そのうち2つはフェレドキシン（[2Fe-2S]クラスター）を還元し、他の2つはクロトニルCoAをブチリルCoAに還元します。[ 2 ] [ 21 ] [ 22 ]その後、ブチリルCoAはプロピオニルCoAトランスフェラーゼによってブタン酸に変換され、補酵素A基が酢酸基に転移されてアセチルCoAが形成されます。[ 23 ] [ 24 ]

クロトニルCoAからブチリルCoA 、そしてブタン酸への変換

嫌気性細菌や古細菌におけるフェレドキシンを還元し、電子伝達リン酸化と基質レベルのリン酸化を効率よく起こすために不可欠です。 [ 25 ]

4-アミノブタン酸（GABA）の分解

4-アミノブタン酸（GABA）分解の概要

ブチリルCoAは、 4-アミノブタン酸（GABA）の分解において見られる中間体でもある。[ 26 ] 4-アミノブタン酸（GABA）はこの分解経路において2つの運命を辿る。アセトアナエロビウム・スティックランディとシュードモナス・フルオレッセンスで発見された4-アミノブタン酸はグルタミン酸に変換され、脱アミノ化されてアンモニウムが放出される。[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]しかし、アセトアナエロビウム・スティックランディとクロストリジウム・アミノブチリカムでは、4-アミノブタン酸はコハク酸セミアルデヒドに変換され、ブタノイルCoA中間体を経て最終的にブタン酸に変換される。[ 30 ] [ 31 ]

分解経路は、神経興奮性を低下させる抑制性神経伝達物質であるGABAの濃度を調節する上で重要な役割を果たしている。 [ 32 ] GABA分解の調節不全は神経伝達物質レベルの不均衡につながり、てんかん、不安、うつ病などのさまざまな神経疾患の一因となる可能性がある。[ 33 ] [ 34 ]反応メカニズムは発酵経路と同じで、まずクロトニルCoAからブチリルCoAが還元され、次にブタン酸に変換される。[ 26 ]

規制

ブチリルCoAはブタノール脱水素酵素に対して競合阻害作用を示す。アデニン残基はブタノール脱水素酵素に結合し、その活性を低下させる。[ 35 ]ブチリルCoAのリン酸残基はホスホトランスブチリラーゼと結合し、阻害活性を示すことが分かっている。[ 36 ]

ブチリルCoAはアセチルCoAアセチルトランスフェラーゼ[ 37 ]、DL-メチルマロニルCoAラセマーゼ[ 38 ]、グリシンN-アシルトランスフェラーゼ[ 39 ]に対しても阻害効果があると考えられていますが、具体的なメカニズムは不明です。

参照

参考文献

  1. ^ 「ヒトメタボロームデータベース：ブチリルCoA（HMDB0001088）のメタボロームカードを表示」。
  2. ^ a b Li F, Hinderberger J, Seedorf H, Zhang J, Buckel W, Thauer RK (2008年2月). 「クロストリジウム・クルイベリ由来のブチリルCoA脱水素酵素/ETF複合体によるNADH触媒によるフェレドキシンとクロトニルコエンザイムA（CoA）の共還元」 . Journal of Bacteriology . 190 (3): 843– 850. doi : 10.1128 / JB.01417-07 . ISSN 0021-9193 . PMC 2223550. PMID 17993531 .   
  3. ^ Berzin V, Tyurin M, Kiriukhin M (2013年2月). 「合成チオラーゼ、3-ヒドロキシブチリルCoA脱水素酵素、クロトナーゼ、ブチリルCoA脱水素酵素、ブチルアルデヒド脱水素酵素、およびNAD依存性ブタノール脱水素酵素の発現による、連続合成ガス発酵中のClostridium sp. MTButOH1365による選択的n-ブタノール生産」.応用生化学およびバイオテクノロジー. 169 (3): 950– 959. doi : 10.1007/s12010-012-0060-7 . PMID 23292245. S2CID 22534861 .  
  4. ^ Louis P, Young P, Holtrop G, Flint HJ (2010年2月). 「ブチリルCoA：酢酸CoAトランスフェラーゼ遺伝子の解析により明らかになったヒト大腸酪酸産生細菌の多様性」. Environmental Microbiology . 12 (2): 304– 314. Bibcode : 2010EnvMi..12..304L . doi : 10.1111/j.1462-2920.2009.02066.x . PMID 19807780 . 
  5. ^ "MetaCyc ブタノイルCoA" . metacyc.org . 2024年4月4日閲覧。
  6. ^藤田雄一、松岡秀、広岡功（2007年11月）. 「細菌における脂肪酸代謝の制御」 .分子微生物学. 66 (4): 829– 839. doi : 10.1111/j.1365-2958.2007.05947.x . ISSN 0950-382X . PMID 17919287 .  
  7. ^ハーパライネン AM、メリライネン G、ピリラ PL、近藤 N、深尾 T、ウィレンガ RK (2007-04-10)。 「ヒトミトコンドリアアセトアセチルCoAチオラーゼの結晶学的および反応速度論的研究：その構造と機能におけるカリウムおよび塩化物イオンの重要性」。生化学。46 (14): 4305–4321。土井: 10.1021/bi6026192。ISSN 0006-2960。PMID 17371050。  
  8. ^ハーパライネン AM、メリライネン G、ピリラ PL、近藤 N、深尾 T、ウィレンガ RK (2007-03-20)。 「ヒトミトコンドリアアセトアセチルCoAチオラーゼの結晶学的および速度論的研究：その構造と機能におけるカリウムおよび塩化物イオンの重要性」。生化学。46 (14): 4305–4321。土井: 10.1021/bi6026192。ISSN 0006-2960。PMID 17371050。  
  9. ^ Nesbitt NM, Yang X, Fontán P, Kolesnikova I, Smith I, Sampson NS, et al. (2010年1月). 「Mycobacterium tuberculosisのチオラーゼは毒性とコレステロールからのアンドロステンジオンおよびアンドロスタジエンジオンの産生に必要である」 .感染と免疫. 78 (1 ) : 275– 282. doi : 10.1128/IAI.00893-09 . ISSN 0019-9567 . PMC 2798224. PMID 19822655 .   
  10. ^ Stern JR, Coon MJ, Del Campillo A (1953-01-03). 「アセト酢酸の酵素分解と合成」. Nature . 171 (4340): 28– 30. Bibcode : 1953Natur.171...28S . doi : 10.1038/171028a0 . ISSN 0028-0836 . PMID 13025466 .  
  11. ^ Goldman DS (1954年5月). 「動物組織の脂肪酸酸化システムに関する研究 VII. β-ケトアシルコエンザイムA分解酵素」 . The Journal of Biological Chemistry . 208 (1): 345– 357. doi : 10.1016/S0021-9258(18)65653-4 . ISSN 0021-9258 . PMID 13174544 .  
  12. ^ a b Campbell JW, Cronan JE (2002年7月). 「大腸菌の謎のfadE遺伝子はyafH」 . Journal of Bacteriology . 184 (13): 3759– 3764. doi : 10.1128/JB.184.13.3759-3764.2002 . ISSN 0021-9193 . PMC 135136. PMID 12057976 .   
  13. ^池田雄一、岡村-池田憲一、田中克樹 (1985-01-25). 「ラット肝ミトコンドリア由来の短鎖、中鎖、長鎖アシルCoA脱水素酵素の精製と特性解析。ホロ酵素およびアポ酵素の単離、ならびにアポ酵素からホロ酵素への変換」 . The Journal of Biological Chemistry . 260 (2): 1311– 1325. doi : 10.1016/S0021-9258(20)71245-7 . ISSN 0021-9258 . PMID 3968063 .  
  14. ^ Matsubara Y, Indo Y, Naito E, Ozasa H, Glassberg R, Vockley J, et al. (1989-09-25). 「ラット長鎖アシルコエンザイムA、短鎖アシルコエンザイムA、およびイソバレリルコエンザイムA脱水素酵素の前駆体をコードするcDNAの分子クローニングとヌクレオチド配列。アシルCoA脱水素酵素ファミリーの4つの酵素の配列相同性」 . The Journal of Biological Chemistry . 264 (27): 16321– 16331. doi : 10.1016/S0021-9258(18)71624-4 . ISSN 0021-9258 . PMID 2777793 .  
  15. ^ Kim JJ, Wang M, Paschke R (1993-08-15). 「ブタ肝ミトコンドリア由来中鎖アシルCoA脱水素酵素の結晶構造（基質添加および非添加） . Proceedings of the National Academy of Sciences . 90 (16): 7523– 7527. Bibcode : 1993PNAS...90.7523K . doi : 10.1073/pnas.90.16.7523 . ISSN 0027-8424 . PMC 47174. PMID 8356049 .   
  16. ^ VANHOOREN JC, MARYNEN P, MANNAERTS GP, VAN VELDHOVEN PP (1997-08-01). 「ヒトにおけるプリスタノイルCoA酸化酵素遺伝子の存在を示す証拠」 . Biochemical Journal . 325 (3): 593– 599. doi : 10.1042/bj3250593 . ISSN 0264-6021 . PMC 1218600. PMID 9271077 .   
  17. ^ Willard J, Vicanek C, Battaile KP, Van Veldhoven PP, Fauq AH, Rozen R, et al. (1996-07-01). 「ラット由来短鎖／分岐鎖アシルコエンザイムA脱水素酵素cDNAのクローニングと組織発現および基質特異性の特性解析」 .生化学・生物理学アーカイブ. 331 (1): 127– 133. doi : 10.1006/abbi.1996.0290 . ISSN 0003-9861 . PMID 8660691 .  
  18. ^ Barker HA, Kamen MD, Bornstein BT (1945年12月). 「Clostridium Kluyveriによるエタノールと酢酸からの酪酸とカプロン酸の合成」 . Proceedings of the National Academy of Sciences . 31 (12): 373– 381. Bibcode : 1945PNAS...31..373B . doi : 10.1073/pnas.31.12.373 . ISSN 0027-8424 . PMC 1078850. PMID 16588706 .   
  19. ^ a b Bornstein BT, Barker HA (1948年2月). 「Clostridium kluyveriのエネルギー代謝と脂肪酸の合成」 . The Journal of Biological Chemistry . 172 (2): 659– 669. doi : 10.1016/S0021-9258(19)52752-1 . ISSN 0021-9258 . PMID 18901185 .  
  20. ^ a b Kenealy WR, Waselefsky DM (1985年4月). 「Clostridium kluyveriの基質範囲に関する研究：プロパノールとコハク酸の利用」 . Archives of Microbiology . 141 (3): 187– 194. Bibcode : 1985ArMic.141..187K . doi : 10.1007/BF00408056 . ISSN 0302-8933 . 
  21. ^ Williamson G , Engel PC (1984-03-01). 「 Megasphaera elsdenii由来のブチリルCoA脱水素酵素．触媒反応の特異性」．生化学ジャーナル．218 ( 2): 521– 529. doi : 10.1042/bj2180521．ISSN 0264-6021．PMC 1153368．PMID 6712628．   
  22. ^ Turano FJ, Thakkar SS, Fang T, Weisemann JM (1997-04-01). 「シロイヌナズナにおけるNAD(H)依存性グルタミン酸脱水素酵素遺伝子の特性評価と発現」 . Plant Physiology . 113 (4): 1329– 1341. doi : 10.1104/pp.113.4.1329 . ISSN 1532-2548 . PMC 158256. PMID 9112779 .   
  23. ^ Rangarajan ES, Li Y, Ajamian E, Iannuzzi P, Kernaghan SD, Fraser ME, et al. (2005年12月). 「ファミリーI CoAトランスフェラーゼのグルタミルCoAチオエステル中間体の結晶学的捕捉」 . Journal of Biological Chemistry . 280 (52): 42919– 42928. doi : 10.1074/jbc.M510522200 . PMID 16253988 . 
  24. ^ Vanderwinkel E, Furmanski P, Reeves HC, Ajl SJ (1968年12月). 「脂肪酸を基盤とした大腸菌の増殖：コエンザイムAトランスフェラーゼ活性の必要性」 .生化学および生物物理学的研究通信. 33 (6): 902– 908. Bibcode : 1968BBRC...33..902V . doi : 10.1016/0006-291X(68)90397-5 . PMID 4884054 . 
  25. ^ Demmer JK, Pal Chowdhury N, Selmer T, Ermler U, Buckel W (2017年11月). 「Clostridium difficile由来の分岐型電子伝達フラボプロテイン/ブチリルCoA脱水素酵素複合体におけるセミキノンスイング」 . Nature Communications . 8 (1) 1577. Bibcode : 2017NatCo...8.1577D . doi : 10.1038/s41467-017-01746-3 . PMC 5691135. PMID 29146947 .  
  26. ^ a b Belitsky BR, Sonenshein AL (2002年7月). 「新規タンパク質ファミリーに属するGabRは、枯草菌におけるγ-アミノ酪酸の利用を制御する」 . Molecular Microbiology . 45 (2): 569– 583. doi : 10.1046/j.1365-2958.2002.03036.x . ISSN 0950-382X . PMID 12123465 .  
  27. ^ Hardman JK, Stadtman TC (1960年4月). 「ω-アミノ酸の代謝：I. Clostridium aminobutyricum n. sp .によるγ-アミノ酪酸の発酵」 . Journal of Bacteriology . 79 (4): 544– 548. doi : 10.1128/jb.79.4.544-548.1960 . ISSN 0021-9193 . PMC 278728. PMID 14399736 .   
  28. ^ Hardman JK, Stadtman TC (1963年6月). 「アメガアミノ酸の代謝. III. Clostridium aminobutyricumによるγ-アミノ酪酸からγ-ヒドロキシ酪酸への変換機構」 . The Journal of Biological Chemistry . 238 (6): 2081– 2087. doi : 10.1016/S0021-9258(18)67943-8 . ISSN 0021-9258 . PMID 13952769 .  
  29. ^ Andersen G, Andersen B, Dobritzsch D, Schnackerz KD, Piškur J (2007年4月). 「遺伝子重複により酵母におけるγ-アミノ酪酸およびβ-アラニンアミノトランスフェラーゼの特殊化が誘導された」 . The FEBS Journal . 274 (7): 1804– 1817. doi : 10.1111/j.1742-4658.2007.05729.x . ISSN 1742-464X . PMID 17355287 .  
  30. ^ Gerhardt A, Çinkaya I, Linder D, Huisman G, Buckel W (2000-08-30). 「Clostridium aminobutyricumによる4-アミノ酪酸の発酵：4-ヒドロキシブチリルCoAの形成と脱水に関与する2つの遺伝子のクローニング」 . Archives of Microbiology . 174 (3): 189– 199. Bibcode : 2000ArMic.174..189G . doi : 10.1007/s002030000195 . ISSN 0302-8933 . PMID 11041350 .  
  31. ^ Jakoby WB, Scott EM (1959年4月). 「アルデヒド酸化. III. コハク酸セミアルデヒド脱水素酵素」 . The Journal of Biological Chemistry . 234 (4): 937– 940. doi : 10.1016/S0021-9258(18)70207-X . ISSN 0021-9258 . PMID 13654295 .  
  32. ^ Li K, Xu E (2008-06-01). 「中枢神経系発達におけるγ-アミノ酪酸の役割とメカニズム」 . Neuroscience Bulletin . 24 (3): 195– 200. doi : 10.1007/s12264-008-0109-3 . ISSN 1995-8218 . PMC 5552538. PMID 18500393 .   
  33. ^ de Leon AS, Tadi P (2024)、「生化学、ガンマアミノ酪酸」、StatPearls、Treasure Island (FL): StatPearls Publishing、PMID 31869147 、 2024年4月14日取得 
  34. ^ Donahue MJ, Near J, Blicher JU, Jezzard P (2010-11-01). 「ベースラインGABA濃度とfMRI反応」 . NeuroImage . 53 (2): 392– 398. doi : 10.1016/j.neuroimage.2010.07.017 . ISSN 1053-8119 . PMID 20633664 .  
  35. ^ Welch RW, Rudolph FB, Papoutsakis E (1989年9月). 「Clostridium acetobutylicum (ATCC 824)由来のNADH依存性ブタノール脱水素酵素の精製と特性解析」 .生化学・生物理学アーカイブ. 273 (2): 309– 318. doi : 10.1016/0003-9861(89)90489-X . PMID 2673038 . 
  36. ^ Wiesenborn DP, Rudolph FB, Papoutsakis ET (1989年2月). 「Clostridium acetobutylicum ATCC 824由来のホスホトランスブチリラーゼと酸生成における役割」.応用環境微生物学. 55 (2): 317– 322. Bibcode : 1989ApEnM..55..317W . doi : 10.1128/aem.55.2.317-322.1989 . ISSN 0099-2240 . PMC 184108. PMID 2719475 .   
  37. ^ Wiesenborn DP, Rudolph FB, Papoutsakis ET (1988年11月). 「Clostridium acetobutylicum ATCC 824由来チオラーゼと酸および溶媒の合成におけるその役割」 .応用環境微生物学. 54 (11): 2717– 2722. Bibcode : 1988ApEnM..54.2717W . doi : 10.1128/aem.54.11.2717-2722.1988 . ISSN 0099-2240 . PMC 204361. PMID 16347774 .   
  38. ^ Stabler SP, Marcell PD, Allen RH (1985年8月). 「ラット肝臓からのdl-メチルマロニルコエンザイムAラセマーゼの単離と特性解析」 .生化学・生物理学アーカイブ. 241 (1): 252– 264. doi : 10.1016/0003-9861(85)90381-9 . PMID 2862845 . 
  39. ^ Nandi DL, Lucas SV, Webster LT (1979-08-10). 「ウシ肝ミトコンドリア由来のベンゾイルコエンザイムA:グリシンN-アシルトランスフェラーゼおよびフェニルアセチルコエンザイムA:グリシンN-アシルトランスフェラーゼ。精製および特性解析」 . The Journal of Biological Chemistry . 254 (15): 7230– 7237. doi : 10.1016/S0021-9258(18)50309-4 . ISSN 0021-9258 . PMID 457678 .  

さらに読む

PubChem. 「ブチリルCoA」 . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . 2021年11月18日閲覧。

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