acetyl CoA (72-89-9) Physikalische und chemische Eigenschaften

Chemisches Profil

acetyl CoA

Zentraler metabolischer Cofaktor und Acetylspender, der häufig als Substrat und Analysenstandard in der Enzymologie, Metabolomik und biochemischen F&E verwendet wird.

CAS-Nummer	72-89-9
Familie	Acyl-CoAs (CoA-Derivate)
Typische Form	Pulver oder kristalliner Feststoff
Übliche Qualitätsstufen	BP, EP, JP

Wird als biochemisches Reagens und Referenzstandard in der Enzymologie, Metabolomik, Assay-Entwicklung und QC-Workflows verwendet, wo es als Acetylspender oder Kalibriermaterial fungiert; die Beschaffung konzentriert sich typischerweise auf Reinheit, Salzform und assay-grade Spezifikation.

Acetyl CoA ist ein Acyl-CoA-Thioester: Die Acetylgruppe ist über eine S-Acetyl-Thioester-Bindung am Pantetheinsulfhydryl an Coenzym A gebunden. Strukturell kombiniert es eine 3′-Phosphoadenosin-Diphosphat-Einheit, einen Pantetheinarms und die Acetyl-Thioester-Bindung, wodurch ein multifunktionelles, hochpolarisches Molekül mit mehreren ionisierbaren Phosphatgruppen und wasserstoffbrückenbildenden Funktionalitäten entsteht. Das Molekül enthält mehrere Stereozentren und eine dichte Funktionalität (Hydroxylgruppen, Amidbindungen, Phosphoestergruppen und eine Purinbase), die sowohl die Reaktivität (Thioester-Labilität und Acetyltransfer) als auch die Protein-/Enzym-Erkennung bestimmen.

Elektronische und physikochemische Eigenschaften umfassen eine große topologische polare Oberfläche und zahlreiche Wasserstoffbrückendonoren und -akzeptoren, was zu hoher Wasserlöslichkeit und sehr geringer intrinsischer Lipophilie führt. Bei physiologischem pH sind die Phosphatgruppen deprotoniert und die konjugierten Formen stark anionisch, weshalb der zelluläre Transport und das Membranpassieren durch Trägerproteine und Enzymsysteme vermittelt werden und nicht durch passive Diffusion. Chemisch ist der hauptsächliche reaktive Bereich die Thioesterbindung: Sie ist kinetisch für nukleophile Angriffe und Transacylierungen aktiviert, jedoch thermodynamisch in Enzymaktivzentren stabilisiert; die Phosphoester- und Ribose-Strukturen sind unter milden Bedingungen stabil, aber unter aggressiven chemischen Bedingungen hydrolytisch oder enzymatisch spaltbar.

In Stoffwechsel und Biotechnologie ist acetyl CoA ein zentraler metabolischer Knotenpunkt: Es dient als Acetylspender in biosynthetischen Wegen (Fettsäure- und Sterolsynthese), ist der zwei-Kohlenstoff-Spender, der in den Zitronensäurezyklus eintritt (über Citratsynthase), und wirkt als Acetylierungsmittel für posttranslationale Proteinmodifikationen (z.B. Lysinacetylierung). Übliche kommerzielle Qualitäten für diesen Stoff umfassen: BP, EP, JP.

Molekularübersicht

Molekulargewicht und Zusammensetzung

• Molekulare Formel: C23H38N7O17P3S
• Molekulargewicht (angaben): \(809.6\,\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
• Exaktes / monoisotopes Masse: \(809.12577494\,\mathrm{Da}\)
• Anzahl schwerer Atome: 51
• Strukturelle Komplexität (berechnet): 1380
• Definierte Stereozentren: 5
• Physikalische Beschreibung (experimentell): Feststoff

Diese Werte reflektieren das vollständige Coenzym-A-Gerüst mit drei Phosphatgruppen, einer Adeninnukleosid- und der acetylierenden Pantetheinarmeinheit; das hohe Molekulargewicht und die hohe Anzahl schwerer Atome entsprechen einem cofactor-typischen Metaboliten.

Ladung, Polarität und LogP

• Berechneter XLogP3: -5.6 (einheitenlos)
• Topologische polare Oberfläche (TPSA): \(389\,\text{Å}^2\)
• Wasserstoffbrückendonoren: 9
• Wasserstoffbrückenakzeptoren: 22
• Drehbare Bindungen: 20
• Formalladung (Modellrepräsentation): 0

Obwohl die modellierte Formalladung in der kanonischen Darstellung mit 0 angegeben ist, enthält das Molekül mehrere ionisierbare Phosphatgruppen; unter physiologischen Bedingungen existiert acetyl CoA überwiegend in anionischen Formen mit erheblich negativer Ladung auf den Phosphatoxygene. Das sehr negative XLogP und die große TPSA deuten auf starke Wasserlöslichkeit, umfassende Hydratation und geringe passive Membranpermeabilität hin; diese Eigenschaften erklären die Abhängigkeit von Trägerproteinen und enzymvermitteltem Transport für die intrazelluläre Verteilung.

Biochemische Klassifikation

• Klassifikation (chemische Klasse): Fettsäure-Acyle → Fettsäureester → Fettsäureacyl-CoAs
• Funktionelle Klasse: Acylspender; Coenzym; Metabolit; Effektor

Acetyl CoA ist das prototypische kurzkettige Acyl-CoA: Es wirkt enzymatisch als aktivierter Acetylspender in Transferase-Reaktionen und als zentrale Zwei-Kohlenstoff-Einheit in katabolischen und anabolischen Stoffwechselwegen. Der Pantetheinarme bietet die flexible Verbindung, die die Thioesterbindung für die enzymatische Katalyse positioniert.

Chemisches Verhalten

Stabilität und Abbau

Die Thioesterbindung (S-Acetyl) ist die chemisch labilste Stelle. Thioester sind für nukleophile Angriffe und Hydrolyse anfälliger als entsprechende Ester oder Amide; folglich ist acetyl CoA in wässriger Lösung chemisch labiler als vollveresterte Derivate. Hydrolytische Destabilisierung beschleunigt sich unter alkalischen Bedingungen und in Gegenwart von Nukleophilen oder katalytischen Metallionen. Enzymsysteme (Thioesterasen und Transferasen) katalysieren die Spaltung oder den Transfer unter physiologischen Bedingungen, und nicht-enzymatischer Abbau kann bei längerer Lagerung in wässrigen Lösungen oder bei Erhitzung eintreten. Oxidative Modifikation des Schwefelatoms (Sulfoxid- oder Sulfonbildung) ist ein potenzieller Abbauweg unter oxidierenden Bedingungen, erfordert jedoch stärkere Oxidantien als gewöhnliche wässrige Handhabung.

Hydrolyse und Umwandlungen

• Die primäre nicht-enzymatische Umwandlung ist die Hydrolyse des Thioesters zur Bildung von Acetat (oder acyl-abgeleiteten Produkten) plus freies Coenzym A.
• Acetyltransfer (Transacylierung) auf Nukleophile (Amine, Hydroxylgruppen, Thiolgruppen) ist die grundlegende Reaktivität, die von Acetyltransferasen in biologischen Systemen genutzt wird; nicht-enzymatische Acetylierung stark nukleophiler Ziele kann unter aktivierenden Bedingungen erfolgen.
• Phosphoester-Bindungen (Adenosin-Diphosphat und 3′-Phosphat) sind chemisch stabil unter neutralem pH, hydrolysieren jedoch unter stark sauren oder basischen Bedingungen oder in Gegenwart von Phosphatasen.
• Enzymatische Umwandlungen umfassen Kondensation mit Oxalacetat (Citratsynthase), Bildung von Malonyl-CoA (Acetyl-CoA-Carboxylase) und Beteiligung an zahlreichen Acyltransfer- und Decarboxylierungsreaktionen.

Experimentell ermittelte numerische Hydrolyseraten sind im aktuellen Datenkontext nicht angegeben.

Biologische Rolle

Funktionelle Rolle und Stoffwechselwege

Acetyl CoA ist ein zentrales metabolisches Zwischenprodukt und Acetylspender. Seine wichtigsten biologischen Funktionen umfassen:

• Eintritt von Acetyleinheiten in den Zitronensäurezyklus (TCA-Zyklus) durch Kondensation mit Oxalacetat zu Citrat.
• Verwendung als Zwei-Kohlenstoff-Baustein in der Fettsäure- und Sterolsynthese.
• Dienen als Acetylgruppenspender für enzymatische und nicht-enzymatische Acetylierungsreaktionen, einschließlich der Lysinacetylierung von Proteinen, welche Enzymaktivität und Genregulation modulieren.
• Beteiligung am katabolen Abbau von Fettsäuren und am Stoffwechsel vieler Aminosäuren über Acyl-CoA-Intermediäre.

Diese Rollen werden durch eine Vielzahl von Enzymen und Proteinkomplexen vermittelt, die das Coenzym-A-Gerüst erkennen und Acyltransfer- oder Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungsbildungen katalysieren.

Physiologischer und zellulärer Kontext

Dokumentierte Gewebestandorte umfassen: Fettgewebe, Gehirn, Thrombozyten, Prostata, Skelettmuskel, Milz.
Gemeldete zelluläre Lokalisationen umfassen: Zytoplasma, endoplasmatisches Retikulum, extrazellulär, Golgi-Apparat, Membran, Mitochondrien, Zellkern, Peroxisom.

Die subzelluläre Verteilung spiegelt die funktionelle Kompartimentierung wider: mitochondriales Acetyl-CoA ist hauptsächlich mit dem oxidativen Stoffwechsel verbunden, während zytosolische und nukleare Pools für biosynthetische Acetylierungen und die Regulation der Genexpression über Histonacetylierung genutzt werden. Transport und Kompartiment-Austausch werden durch spezifische Transporter und metabolische Shuttles vermittelt.

Bezeichner und Synonyme

Registernummern und Codes

• CAS-Nummer: 72-89-9
• EC-Nummer: 200-790-9
• UNII: 76Q83YLO3O
• ChEBI: CHEBI:15351
• ChEMBL: CHEMBL1230809
• DSSTox Substance ID: DTXSID30992686
• HMDB: HMDB0001206
• KEGG ID: C00024
• LIPID MAPS ID: LMFA07050281
• Metabolomics Workbench ID: 50043
• NCI Thesaurus Code: C199
• Nikkaji-Nummer: J1.124.268E
• PharmGKB ID: PA166178658
• Pharos Ligand ID: 3X8AK4LDLTKN
• Wikidata: Q715317

Strukturelle Bezeichner:
- SMILES: CC(=O)SCCNC(=O)CCNC(=O)C@@HO
- InChI: InChI=1S/C23H38N7O17P3S/c1-12(31)51-7-6-25-14(32)4-5-26-21(35)18(34)23(2,3)9-44-50(41,42)47-49(39,40)43-8-13-17(46-48(36,37)38)16(33)22(45-13)30-11-29-15-19(24)27-10-28-20(15)30/h10-11,13,16-18,22,33-34H,4-9H2,1-3H3,(H,25,32)(H,26,35)(H,39,40)(H,41,42)(H2,24,27,28)(H2,36,37,38)/t13-,16-,17-,18+,22-/m1/s1
- InChIKey: ZSLZBFCDCINBPY-ZSJPKINUSA-N

Synonyme und biologische Namen

Gängige und eingetragene Synonyme, die in Bezeichnerlisten erscheinen (ausgewählte exakte Bezeichnungen):
- Acetyl-Coenzym A
- Acetyl CoA
- Acetyl-CoA
- ACETYL COENZYME A
- acetyl-CoA
- S-Acetyl-Coenzym A
- CoA, Acetyl
- S-acetyl-CoA
- S-acetyl-Coenzym A
- AcCoA
- Coenzym A, S-Acetat
- Acetyl CoALi3 . 3H2O
- ac-CoA

(Weitere vom Einreicher bereitgestellte Synonyme und systematische Namen sind in den Metadaten der Bezeichner verzeichnet.)

Sicherheits- und Handhabungsübersicht

Handhabung und Lagerung biochemischer Materialien

• Allgemeine Handhabung: Behandeln Sie Acetyl-CoA als instabiles biochemisches Reagenz. Aufgrund der aktivierten Thioesterbindung ist es anfällig für Hydrolyse und nicht-enzymatischen Acetyltransfer; minimieren Sie den Kontakt mit wässrigen Lösungen bei erhöhtem pH-Wert, vermeiden Sie längere Inkubation bei Raumtemperatur und reduzieren Sie die Anzahl von Gefrier-Tau-Zyklen. Verwenden Sie geeignete persönliche Schutzausrüstung (Handschuhe, Augenschutz, Laborkittel) und setzen Sie Verfahren zur Eindämmung von Aerosolen und Verschüttungen ein.
• Lagerung: Bewahren Sie die Materialintegrität durch Lagerung unter trockenen und kalten Bedingungen und minimieren Sie den Kontakt mit Feuchtigkeit und Oxidationsmitteln; lyophilisierte Lagerung oder Kühlung unter Inertgasatmosphäre reduziert hydrolytische und oxidative Zersetzung. Die genaue Lagerform (Salz, Hydrat) und Lagerbedingungen sollten den Lieferanten- oder chargenspezifischen Vorgaben folgen.
• Abfall und Dekontamination: Entsorgen Sie wässrige und feste Rückstände gemäß den institutionellen Biosicherheits- und Chemikaliensicherheitsvorschriften für biologisch aktive Reagenzien. Die Deaktivierung durch gründliche Verdünnung und enzymatische oder chemische Hydrolyse unter kontrollierten Bedingungen ist Standardverfahren für kleine Mengen vor der Entsorgung.
• Regulatorik und Transport: Für detaillierte Gefahren-, Transport- und Regulierungsinformationen sollten Benutzer das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) und lokale Gesetzgebungen konsultieren.

Im vorliegenden Datenkontext sind keine experimentell festgelegten spezifischen Gefahrstoffklassifizierungen, GHS-Codes, Transportnummern oder Lagerungstemperaturobergrenzen angegeben.