아세틸 조효소 A

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Acetyl-CoA-2D.svg
Acetyl-CoA-3D-balls.png
일반적인 성질
분자식 C23H38N7O17P3S
물리적 성질
분자량 809.57 g/mol
열화학적 성질
안전성

아세틸 조효소 A 혹은 아세틸-CoA대사에서 중요한 분자로 많은 생화학 반응에 이용된다. 아세틸-CoA의 주요 기능은 아세틸기의 탄소 원자를 시트르산 회로(크렙스 회로)로 옮겨 산화를 거쳐 에너지를 생산하는 것이다. 아세틸-CoA는 아세트산이 운반하는 아실기조효소 A티올기 사이에 황화에스터 결합한 분자이다. 아세틸-CoA는 미토콘드리아 기질에서 일어나는, 유기 세포 호흡의 두번째 단계인 피루브산 탈탄산화 과정에서 생산되어 시트르산 회로에 들어간다.

아세틸-CoA는 신경전달물질아세틸콜린의 생합성에도 중요한 요소이다. 콜린과 아세틸-CoA가 콜린 아세틸전이효소의 촉매 작용에 의하여 반응하여 아세틸콜린과 부산물로 조효소 A를 생산한다.

1953년 프리츠 리프먼(Fritz Lipmann)은 보조인자 조효소 A를 발견한 공로로, 1964년 콘라트 블로흐(Konrad Bloch)와 페오도어 리넨(독일어: Feodor Lynen)이 아세틸-CoA와 지방산 대사의 연결점을 찾은 공로로 노벨 생리학·의학상을 수상한다.

생합성[편집]

아세틸-CoA와 피루브산 사이에 전환되는 반응이 있고, 직접적으로 아세틸-CoA를 합성하는 반응이 있다.

  • 피루브산 탈수소효소 복합체가 피루브산을 아세틸-CoA로 산화시킨다. 이 반응은 비가역적 반응으로 전체적으로 산화 탈카복실화 반응이다. 피루브산의 카복실기가 CO2 분자로 제거되고 남은 아세틸기는 조효소 A와 결합하여 아세틸-CoA가 된다. NADH는 전자 2개를 가진 수소 음이온(hydride ion, H-)을 전자전달계로 이동시키고, 최종적으로 전자는 산소 혹은 황(혐기성 미생물의 경우)과 같은 전자 수용체로 전해진다.[1]
  • 아세틸-CoA와 피루브산 사이의 전환은 다른 효소로도 이루어진다. 예를 들어, 피루브산 포름산 분해효소(pyruvate formate lyase)는 피루브산을 아세틸-CoA와 포름산으로 분해한다.
  • 조효소 A와 아세트산을 통해 공급되는 아세틸기는 아세틸-CoA 합성효소(acetyl-CoA synthetase)에 의하여 직접적으로 연결된다. 이 과정은 당 대사와 연관이 있지만, 시트르산 회로의 시작점으로는 피루브산 탈수소효소 경로가 아세틸-CoA 합성효소 경로보다 일반적이다.

지방산 대사[편집]

동물에게서 아세틸-CoA와 다른 아실-CoA 조효소는 탄수화물 대사와 지방 대사의 균형에 필수적인 요소이다. 정상 상태에서 지방산 대사로 인하여 생성된 아세틸-CoA는 시트르산 회로에 공급되어 세포의 에너지가 된다. 혈중 지방산 농도가 높을 때, 에서는 세포가 요구하는 에너지를 초과하는 양의 아세틸-CoA가 생산된다. 초과 분량의 아세틸-CoA는 케톤체로 전환되어 혈류를 따라 순환하는데, 케톤체의 혈중 농도가 과도하게 높은 상태를 케톤증(ketosis)라고 한다.

식물의 경우 "새로운(de novo)" 지방산 합성은 색소체에서 일어난다. 실제 광합성을 하는 식물이 되기 전에 발아(germination)와 초기 성장을 위해서 식물의 종자는 많은 양의 기름을 저장한다. 지방산은 막지질에 포함되어 있다.

기타 반응[편집]

  • 메발론산 경로(mevalonate pathway) : 두 아세틸-CoA 분자가 축합반응(condensation reaction)을 거쳐 이소프레노이드(isoprenoid)로 합성되는 경로이다. 이 경로의 속도제한단계 효소는 HMG-CoA 환원효소(HMG-CoA reductase)이다. 동물의 경우 HMG-CoA는 콜레스테롤과 케톤체 합성의 주요 전구체이다.
  • 번역 후 변형(posttranslational modification) : 히스톤비히스톤 단백질의 특정 라이신 잔기를 아세틸화할 때 아세틸-CoA가 아세틸기를 공급한다. 이 반응은 아세틸전이효소(acetyltransferase)가 촉매 작용한다.
  • 식물과 동물에서, 세포질의 아세틸-CoA는 ATP 시트르산 분해효소(ATP citrate lyase)에 의해 합성된다.[2] (동물의 경우) 혈당량이 높으면 포도당은 세포질에서 피루브산으로 분해되고(해당), 미토콘드리아에서 아세틸-CoA로 전환된다. 아세틸-CoA가 과다하면 시트르산이 증가하고, 여분의 시트르산은 세포질로 수송되어 세포질 아세틸-CoA의 양을 증가시킨다.
  • 아세틸-CoA는 세포질에서 아세틸-CoA 카복시화효소에 의하여 카복실화되어 말로닐-CoA(malonyl-CoA)가 된다. 말로닐-CoA는 플라보노이드(flavonoid) 및 그와 연관된 폴리케티드(polyketide)를 합성하고, 단백질과 기타 식물화학성분(파이토케미컬, phytochemical)을 말로닐화 하는데 쓰인다. 왁스, 큐티클(cuticle), 배추속(Brassica) 식물의 종자유 또한 말로닐-CoA를 통한 지방산 신장(elongation)으로 합성된다.[3] 세스퀴테르펜(sesquiterpene), 브라시노스테로이드(brassinosteroid)와 같은 식물 호르몬과 막 스테롤이 역시 이 방법으로 합성된다.

출처[편집]

  1. (영어) Nelson D.L., Cox M.M. (2005). "16 The Citric Acid Cycle", Lehninger Principles of Biochemistry, 4th ed., W.H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-4339-6
  2. (영어) Fatland, B. L., Ke J., Anderson MD., Mentzen WI., Cui LW., Allred CC., Johnston JL., Nikolau BJ., Wurtele ES. (2002). Molecular Characterization of a Heteromeric ATP-Citrate Lyase That Generates Cytosolic Acetyl-Coenzyme a in Arabidopsis. Plant Physiology 130 (2): 740. PMID 12376641. doi:10.1104/pp.008110.
  3. (영어) Fatland, B. L. (2005). Reverse Genetic Characterization of Cytosolic Acetyl-CoA Generation by ATP-Citrate Lyase in Arabidopsis. The Plant Cell Online 17: 182. doi:10.1105/tpc.104.026211.