Acetil-coenzima A

composto chimico
(Reindirizzamento da Acetil-CoA)

L'acetil-coenzima A, spesso abbreviato in acetil-CoA, è un composto chimico di formula C23H38N7O17P3S[1] che in condizioni standard si presenta come un solido[2] di colore bianco.[3]

Acetil-coenzima A
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareC23H38N7O17P3S
Massa molecolare (u)809,57
Numero CAS72-89-9
Numero EINECS200-790-9
PubChem444493
SMILES
CC(=O)SCCNC(=O)CCNC(=O)C(C(C)(C)COP(=O)(O)OP(=O)(O)OCC1C(C(C(O1)N2C=NC3=C2N=CN=C3N)O)OP(=O)(O)O)O
Proprietà chimico-fisiche
Coefficiente di ripartizione 1-ottanolo/acqua- 5,6
Indicazioni di sicurezza
Struttura del coenzima A, da cui l'acetil-coenzima A deriva

Il nome IUPAC del composto è S-[2-[3-[[(2R)-4-[[[(2R,3S,4R,5R)-5-(6-aminopurin-9-il)-4-idrossi-3-fosfonoossiossolan-2-il]metossi-idrossifosforil]ossi-idrossifosforil]ossi-2-idrossi-3,3-dimetilbutanoil]amino]propanoilamino]etil] etanotioato.[1]

Caratteristiche strutturali e fisiche

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Appartiene alla classe dei composti organici noti come acili-CoA, composti organici la cui struttura consiste di una molecola di CoA collegata ad una catena acilica.[2] Si tratta di un tioestere, ovvero il prodotto della condensazione di un tiolo, il coenzima A, e un acido carbossilico, l'acido acetico.

N. di atomi pesanti 51
N. di donatori di legami a idrogeno 9
N. di accettori di legami a idrogeno 22
N. di legami ruotabili 20
N. di elementi stereogenici definiti 5
Massa monoisotopica 809,12577494 u
Superficie polare[1] 389 Ų
Sezione d'urto [M+H]+[4] 244,7 Ų
[M+Na]+[5] 263,07 Ų

Abbondanza e disponibilità

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Il composto è naturalmente presente sia nelle piante che negli animali.[2]

Biochimica

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Si tratta di una molecola fondamentale nel metabolismo di tutti gli organismi viventi. Nel corpo umano questa sostanza si trova: nel tessuto adiposo, nel cervello, nelle piastrine, nella prostata, nei muscoli scheletrici e nella milza.[2]

A livello cellulare il composto si trova: nel citoplasma, nel reticolo endoplasmatico, nell'apparato di Golgi, a livello della membrana cellulare, nei mitocondri, nei cloroplasti, nel nucleo e nei perossisomi.[2][6]

L'acetil-CoA è coinvolto in ben 137 vie metaboliche e oltre 3.000 reazioni.[1] Svolge un ruolo fondamentale come modulatore, coenzima, e metabolita. Si tratta del precursore dell'HMG-CoA, un componente fondamentale nella sintesi del colesterolo e dei corpi chetonici. Partecipa alla biosintesi degli steroli, all'ossidazione degli acidi grassi e al metabolismo di molti amminoacidi.[2]

L'acetil-CoA è il metabolita centrale nella biosintesi degli acidi grassi, nel metabolismo derivato dal malonil-CoA, nella biosintesi degli isoprenoidi, nella respirazione mitocondriale e in varie reazioni di acetilazione.[7] Le riserve di acetil-CoA presenti nel citosol del nucleo vengono anche utilizzati per l'acetilazione degli istoni e l'attivazione dell'espressione genica. È stato dimostrato che l'ATP-citrato liasi fornisce un fonte di acetil-CoA per l'acetilazione degli istoni nelle cellule dei mammiferi.[8]

Nel fegato, l'acetil-CoA mitocondriale viene utilizzato per sintetizzare corpi chetonici (acetoacetato e β-idrossibutirrato) come fonti di carburante alternative per il cervello e il cuore in condizioni di scarsità di carboidrati.[9][10]

La deplezione di acetil-CoA nucleocitosolico rappresenta anche un segnale per indurre l'autofagia.[11][12] Nei lieviti, l'espressione di un gene fondamentale per l'autofagia (ATG7) è repressa dall'acetil-CoA.[11] Durante il ciclo metabolico del lievito, molti geni ATG (inclusi ATG1 e ATG8) sono repressi nelle fasi di crescita, quando i livelli di acetil-CoA aumentano, e vengono attivati solo durante le fasi di stress/sopravvivenza, quando i livelli di acetil-CoA diminuiscono.[13][14]

Più in generale, molti altri geni con funzioni legate allo stress e alla sopravvivenza vengono indotti insieme ai geni fondamentali per l'autofagia.[13][15][16] Questi geni tendono ad essere meno dipendenti dall'acetilazione degli istoni per la loro attivazione,[17][18][19] forse a causa della ridotta disponibilità di acetil-CoA. Nelle cellule dei mammiferi, la regolazione dell'autofagia da parte dell'acetil-CoA avviene in modo dipendente dall'acetiltransferasi P300.[12] Pertanto, la regolazione dell'autofagia da parte dell'acetil-CoA potrebbe avvenire principalmente a livello del controllo trascrizionale dei geni fondamentali dell'autofagia.[20]

Biosintesi

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L'acetil-CoA viene prodotto a partire da:

 

Reattività e caratteristiche chimiche

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Spettri analitici

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  1. ^ a b c d (EN) PubChem, Acetyl Coenzyme A, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 20 aprile 2025.
  2. ^ a b c d e f g Human Metabolome Database: Showing metabocard for Acetyl-CoA (HMDB0001206), su www.hmdb.ca. URL consultato il 20 aprile 2025.
  3. ^ Merck Life Science S.r.l., Scheda dati di sicurezza - Acetyl coenzyme A trisodium salt, 18 aprile 2025. URL consultato il 21 aprile 2025.
  4. ^ Zhiwei Zhou, Xiaotao Shen e Jia Tu, Large-Scale Prediction of Collision Cross-Section Values for Metabolites in Ion Mobility-Mass Spectrometry, in Analytical Chemistry, vol. 88, n. 22, 15 novembre 2016, pp. 11084–11091, DOI:10.1021/acs.analchem.6b03091. URL consultato il 20 aprile 2025.
  5. ^ (EN) Xueyun Zheng, Noor A. Aly e Yuxuan Zhou, A structural examination and collision cross section database for over 500 metabolites and xenobiotics using drift tube ion mobility spectrometry, in Chemical Science, vol. 8, n. 11, 23 ottobre 2017, pp. 7724–7736, DOI:10.1039/C7SC03464D. URL consultato il 20 aprile 2025.
  6. ^ Jacques Joyard, Myriam Ferro e Christophe Masselon, Chloroplast proteomics highlights the subcellular compartmentation of lipid metabolism, in Progress in Lipid Research, vol. 49, n. 2, 1º aprile 2010, pp. 128–158, DOI:10.1016/j.plipres.2009.10.003. URL consultato il 21 aprile 2025.
  7. ^ Hoofar Shokravi, Mahshid Heidarrezaei e Zahra Shokravi, Fourth generation biofuel from genetically modified algal biomass for bioeconomic development, in Journal of Biotechnology, vol. 360, 10 dicembre 2022, pp. 23–36, DOI:10.1016/j.jbiotec.2022.10.010. URL consultato il 21 aprile 2025.
  8. ^ (EN) Kathryn E. Wellen, Georgia Hatzivassiliou e Uma M. Sachdeva, ATP-Citrate Lyase Links Cellular Metabolism to Histone Acetylation, in Science, vol. 324, n. 5930, 22 maggio 2009, pp. 1076–1080, DOI:10.1126/science.1164097. URL consultato il 21 aprile 2025.
  9. ^ (EN) J D McGarry e D W Foster, Regulation of Hepatic Fatty Acid Oxidation and Ketone Body Production, in Annual Review of Biochemistry, vol. 49, n. 1, 1980-06, pp. 395–420, DOI:10.1146/annurev.bi.49.070180.002143. URL consultato il 21 aprile 2025.
  10. ^ (EN) A M Robinson e D H Williamson, Physiological roles of ketone bodies as substrates and signals in mammalian tissues., in Physiological Reviews, vol. 60, n. 1, 1980-01, pp. 143–187, DOI:10.1152/physrev.1980.60.1.143. URL consultato il 21 aprile 2025.
  11. ^ a b (EN) Tobias Eisenberg, Sabrina Schroeder e Aleksandra Andryushkova, Nucleocytosolic Depletion of the Energy Metabolite Acetyl-Coenzyme A Stimulates Autophagy and Prolongs Lifespan, in Cell Metabolism, vol. 19, n. 3, 2014-03, pp. 431–444, DOI:10.1016/j.cmet.2014.02.010. URL consultato il 21 aprile 2025.
  12. ^ a b (EN) Guillermo Mariño, Federico Pietrocola e Tobias Eisenberg, Regulation of Autophagy by Cytosolic Acetyl-Coenzyme A, in Molecular Cell, vol. 53, n. 5, 2014-03, pp. 710–725, DOI:10.1016/j.molcel.2014.01.016. URL consultato il 21 aprile 2025.
  13. ^ a b (EN) Benjamin P. Tu, Andrzej Kudlicki e Maga Rowicka, Logic of the Yeast Metabolic Cycle: Temporal Compartmentalization of Cellular Processes, in Science, vol. 310, n. 5751, 18 novembre 2005, pp. 1152–1158, DOI:10.1126/science.1120499. URL consultato il 21 aprile 2025.
  14. ^ (EN) Benjamin P. Tu, Rachel E. Mohler e Jessica C. Liu, Cyclic changes in metabolic state during the life of a yeast cell, in Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 104, n. 43, 23 ottobre 2007, pp. 16886–16891, DOI:10.1073/pnas.0708365104. URL consultato il 21 aprile 2025.
  15. ^ (EN) Audrey P. Gasch, Paul T. Spellman e Camilla M. Kao, Genomic Expression Programs in the Response of Yeast Cells to Environmental Changes, in Pamela A. Silver (a cura di), Molecular Biology of the Cell, vol. 11, n. 12, 1º dicembre 2000, pp. 4241–4257, DOI:10.1091/mbc.11.12.4241. URL consultato il 21 aprile 2025.
  16. ^ (EN) Matthew J. Brauer, Curtis Huttenhower e Edoardo M. Airoldi, Coordination of Growth Rate, Cell Cycle, Stress Response, and Metabolic Activity in Yeast, in Thomas Fox (a cura di), Molecular Biology of the Cell, vol. 19, n. 1, 2008-01, pp. 352–367, DOI:10.1091/mbc.e07-08-0779. URL consultato il 21 aprile 2025.
  17. ^ (EN) Zheng Kuang, Ling Cai e Xuekui Zhang, High-temporal-resolution view of transcription and chromatin states across distinct metabolic states in budding yeast, in Nature Structural & Molecular Biology, vol. 21, n. 10, 2014-10, pp. 854–863, DOI:10.1038/nsmb.2881. URL consultato il 21 aprile 2025.
  18. ^ (EN) Swati Mehrotra, Luciano Galdieri e Tiantian Zhang, Histone hypoacetylation-activated genes are repressed by acetyl-CoA- and chromatin-mediated mechanism, in Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Regulatory Mechanisms, vol. 1839, n. 9, 2014-09, pp. 751–763, DOI:10.1016/j.bbagrm.2014.05.029. URL consultato il 21 aprile 2025.
  19. ^ (EN) Ling Cai, Benjamin M. Sutter e Bing Li, Acetyl-CoA Induces Cell Growth and Proliferation by Promoting the Acetylation of Histones at Growth Genes, in Molecular Cell, vol. 42, n. 4, 2011-05, pp. 426–437, DOI:10.1016/j.molcel.2011.05.004. URL consultato il 21 aprile 2025.
  20. ^ a b (EN) Lei Shi e Benjamin P Tu, Acetyl-CoA and the regulation of metabolism: mechanisms and consequences, in Current Opinion in Cell Biology, vol. 33, 2015-04, pp. 125–131, DOI:10.1016/j.ceb.2015.02.003. URL consultato il 21 aprile 2025.
  21. ^ Enciclopedia medica italiana: Blastoftoria-Cirrosi epatica, USES, 1974, ISBN 978-88-03-00062-5. URL consultato il 20 aprile 2025.
  22. ^ (EN) Robert R. Wise e J. Kenneth Hoober, The Structure and Function of Plastids, Springer Science & Business Media, 13 settembre 2007, ISBN 978-1-4020-6570-5. URL consultato il 21 aprile 2025.
  23. ^ G. J. Tortora, Berdell R. Funke e Christine L. Case, Elementi di microbiologia, Pearson, 2008, ISBN 978-88-7192-433-5. URL consultato il 21 aprile 2025.
  24. ^ Yonghua Li-Beisson, Jay J. Thelen e Eric Fedosejevs, The lipid biochemistry of eukaryotic algae, in Progress in Lipid Research, vol. 74, 1º aprile 2019, pp. 31–68, DOI:10.1016/j.plipres.2019.01.003. URL consultato il 21 aprile 2025.
  25. ^ MassBank of North America, su mona.fiehnlab.ucdavis.edu. URL consultato il 20 aprile 2025.

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