acetil-CoA (72-89-9) Propiedades Físicas y Químicas
acetil-CoA
Cofactor metabólico central y donador de acetilo comúnmente utilizado como sustrato y estándar analítico en enzimología, metabolómica e I+D bioquímico.
| Número CAS | 72-89-9 |
| Familia | Acil-CoAs (derivados de CoA) |
| Forma típica | Polvo o sólido cristalino |
| Calidades comunes | BP, EP, JP |
El acetil-CoA es un tioéster acil-CoA: el grupo acetilo está unido a la coenzima A mediante un tioéster S-acetilo sobre el grupo sulfhidrilo de la panteteína. Estructuralmente combina un moiety difosfato de 3′-fosfoadenosina, un brazo de panteteína y el enlace tioéster acetilo, produciendo una molécula multifuncional, altamente polar con múltiples grupos fosfato ionizables y funcionalidades capaces de formar enlaces de hidrógeno. La molécula contiene múltiples centros estereogénicos y funcionalidad densa (hidroxilos, enlaces amida, grupos fosfoéster y una base purínica) que determinan tanto la reactividad (labilidad del tioéster y transferencia de acetilo) como el reconocimiento proteico/enzimático.
Las características electrónicas y fisicoquímicas incluyen una gran área superficial polar topológica y numerosos donadores y aceptores de enlaces de hidrógeno, lo que proporciona alta solubilidad acuosa y una lipofilicidad intrínseca muy baja. A pH fisiológico, los grupos fosfato están desprotonados y las formas conjugadas son altamente aniónicas, por lo que el transporte celular y el cruce de membranas están mediadas por proteínas portadoras y sistemas enzimáticos en lugar de difusión pasiva. Químicamente, el locus reactivo principal es el enlace tioéster: está cinéticamente activado frente al ataque nucleofílico y la transacilación, pero termodinámicamente estabilizado en los sitios activos enzimáticos; los grupos fosfoéster y la ribosa son estables bajo condiciones suaves pero susceptibles a hidrólisis o escisión enzimática bajo condiciones químicas agresivas.
En metabolismo y biotecnología, el acetil-CoA es un centro metabólico clave: sirve como donador de acetilo en vías biosintéticas (síntesis de ácidos grasos y esteroles), es el donador de dos carbonos que ingresa al ciclo del ácido tricarboxílico (mediante la citrato sintasa) y funciona como agente acetilante para modificaciones postraduccionales de proteínas (por ejemplo, acetilación de lisina). Las calidades comerciales comunes reportadas para esta sustancia incluyen: BP, EP, JP.
Resumen Molecular
Peso Molecular y Composición
- Fórmula molecular: C23H38N7O17P3S
- Peso molecular (reportado): \(809.6\,\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- Masa exacta / monoisotópica: \(809.12577494\,\mathrm{Da}\)
- Número de átomos pesados: 51
- Complejidad estructural (calculada): 1380
- Centros estereogénicos definidos: 5
- Descripción física (experimental): Sólido
Estos valores reflejan el andamiaje completo de la coenzima A que porta tres grupos fosfato, un nucleósido adenina y el brazo panteteínico acetilado; el alto peso molecular y número de átomos pesados son coherentes con un metabolito del tamaño de un cofactor.
Carga, Polaridad y LogP
- XLogP3 calculado: -5.6 (sin unidad)
- Área superficial polar topológica (TPSA): \(389\,\text{Å}^2\)
- Donadores de enlace de hidrógeno: 9
- Aceptores de enlace de hidrógeno: 22
- Enlaces rotables: 20
- Carga formal (representación modelo): 0
Aunque la carga formal modelada se reporta como 0 en la representación canónica, la molécula contiene múltiples grupos fosfato que son ionizables; bajo condiciones fisiológicas el acetil-CoA existe predominantemente en formas aniónicas con carga negativa sustancial localizada en los oxígenos fosfato. El muy negativo XLogP y la gran TPSA indican una fuerte solubilidad acuosa, hidratación extensa y pobre permeabilidad pasiva de membrana; estas propiedades explican la dependencia de proteínas portadoras y transporte mediado por enzimas para la distribución intracelular.
Clasificación Bioquímica
- Clasificación (clase química): Acilos grasos → Ésteres grasos → Acil CoAs grasos
- Clase funcional: donador acilo; coenzima; metabolito; efector
El acetil-CoA es el prototipo de acil-CoA de cadena corta: funciona enzimáticamente como donador de acetilo activado en reacciones de transferasa y como la unidad central de dos carbonos en vías catabólicas y anabólicas. El brazo de panteteína proporciona el enlace flexible que posiciona el tioéster para la catálisis enzimática.
Comportamiento Químico
Estabilidad y Degradación
El enlace tioéster (S-acetilo) es el sitio químicamente lábil principal. Los tioésteres son más susceptibles al ataque nucleofílico e hidrólisis que los ésteres o amidas correspondientes; en consecuencia, el acetil-CoA es químicamente lábil en solución acuosa en comparación con derivados totalmente esterificados. La desestabilización hidrolítica se acelera en condiciones alcalinas y en presencia de nucleófilos o iones metálicos catalíticos. Los sistemas enzimáticos (tioesterasas y transferasas) catalizan la escisión o transferencia bajo condiciones fisiológicas, y la degradación no enzimática puede ocurrir durante almacenamiento prolongado en soluciones acuosas o exposición a temperaturas elevadas. La modificación oxidativa del átomo de azufre (formación de sulfoxido o sulfona) es una vía posible de degradación bajo condiciones oxidantes pero requiere oxidantes más fuertes que los manejos acuosos rutinarios.
Hidrólisis y Transformaciones
- La transformación no enzimática primaria es la hidrólisis del tioéster para generar acetato (o productos derivados del acilo) más coenzima A libre.
- La transferencia de acetilo (transacilación) a nucleófilos (amines, hidroxilos, tioles) es la reactividad fundamental explotada por las acetiltransferasas en sistemas biológicos; la acetilación no enzimática de objetivos fuertemente nucleofílicos puede ocurrir bajo condiciones activadoras.
- Los enlaces fosfoéster (difosfato de adenosina y 3′-fosfato) son químicamente robustos en pH neutro pero hidrolizan bajo condiciones fuertemente ácidas o básicas o en presencia de fosfatasas.
- Las conversiones enzimáticas incluyen la condensación con oxaloacetato (citrato sintasa), formación de malonil-CoA (acetil-CoA carboxilasa) y participación en numerosas reacciones de transferencia de acilo y descarboxilación.
No se proporcionan tasas de hidrólisis numéricas establecidas experimentalmente en el contexto actual de datos.
Rol Biológico
Función y Vías Metabólicas
El acetil-CoA es un intermediario metabólico central y donador de acetilo. Sus principales funciones biológicas incluyen:
- Entrada de unidades acetilo al ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) mediante condensación con oxaloacetato para formar citrato.
- Servicio como bloque de construcción de dos carbonos en la biosíntesis de ácidos grasos y esteroles.
- Actuar como donador del grupo acetilo para reacciones de acetilación enzimática y no enzimática, incluyendo la acetilación de lisina en proteínas, que modula la actividad enzimática y regulación génica.
- Participación en la oxidación catabólica de ácidos grasos y en el metabolismo de muchos aminoácidos a través de intermediarios acil-CoA.
Estos roles están mediados por una amplia variedad de enzimas y complejos proteicos que reconocen el andamiaje de coenzima A y catalizan la transferencia de acilos o la formación de enlaces carbono-carbono.
Contexto Fisiológico y Celular
Las localizaciones tisulares documentadas incluyen: Tejido Adiposo, Cerebro, Plaquetas, Próstata, Músculo Esquelético, Bazo.
Las localizaciones celulares reportadas incluyen: citoplasma, retículo endoplásmico, extracelular, aparato de Golgi, membrana, mitocondrias, núcleo, peroxisoma.
La distribución subcelular refleja la compartimentalización funcional: el acetil-CoA mitocondrial está principalmente vinculado al metabolismo oxidativo, mientras que los reservorios citosólicos y nucleares se utilizan para la acetilación biosintética y para la regulación de la expresión génica mediante la acetilación de histonas. El transporte y el intercambio compartimental son mediados por transportadores específicos y lanzaderas metabólicas.
Identificadores y Sinónimos
Números de registro y códigos
- Número CAS: 72-89-9
- Número EC: 200-790-9
- UNII: 76Q83YLO3O
- ChEBI: CHEBI:15351
- ChEMBL: CHEMBL1230809
- ID Sustancia DSSTox: DTXSID30992686
- HMDB: HMDB0001206
- ID KEGG: C00024
- ID LIPID MAPS: LMFA07050281
- ID Metabolomics Workbench: 50043
- Código NCI Thesaurus: C199
- Número Nikkaji: J1.124.268E
- ID PharmGKB: PA166178658
- ID Ligando Pharos: 3X8AK4LDLTKN
- Wikidata: Q715317
Identificadores estructurales:
- 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
Sinónimos y nombres biológicos
Sinónimos comunes y depositados que aparecen en listas de identificadores incluyen (cadenas exactas seleccionadas):
- Acetil coenzima A
- Acetil CoA
- Acetil-CoA
- ACETYL COENZYME A
- acetil-CoA
- S-Acetil coenzima A
- CoA, Acetil
- S-acetil-CoA
- S-acetil-coenzima A
- AcCoA
- Coenzima A, S-acetato
- Acetil CoALi3 . 3H2O
- ac-CoA
(Sinónimos adicionales provistos por el depositante y nombres sistemáticos se registran en los metadatos de identificadores.)
Resumen de Seguridad y Manipulación
Manipulación y almacenamiento de materiales bioquímicos
- Manipulación general: Tratar el acetil-CoA como un reactivo bioquímico lábil. Debido a la unión tioéster activada, es susceptible a hidrólisis y transferencia de acetilo no enzimática; minimizar la exposición a soluciones acuosas a pH elevado, evitar incubaciones prolongadas a temperatura ambiente y reducir el número de ciclos de congelación–descongelación. Utilizar equipo de protección personal apropiado (guantes, protección ocular, bata de laboratorio) y adoptar procedimientos para contener aerosoles y derrames.
- Almacenamiento: Preservar la integridad del material almacenando en condiciones secas y frías, minimizando la exposición a humedad y agentes oxidantes; el almacenamiento liofilizado o en frío bajo atmósfera inerte reduce la degradación por hidrólisis y oxidación. La forma exacta de almacenamiento (sal, hidrato) y las condiciones deben seguir las indicaciones del proveedor o específicas de lote.
- Residuos y descontaminación: Eliminar los residuos acuosos y sólidos conforme a los procedimientos institucionales de bioseguridad y seguridad química para reactivos biológicamente activos. La desactivación mediante dilución exhaustiva e hidrólisis enzimática o química bajo condiciones controladas es práctica estándar para pequeñas cantidades antes de la eliminación.
- Regulación y transporte: Para información detallada sobre peligros, transporte y regulación, los usuarios deben consultar la Hoja de Datos de Seguridad (SDS) específica del producto y la legislación local.
No se proporcionan en el contexto actual datos experimentales específicos sobre clasificación de peligro, códigos GHS, números de transporte o puntos de temperatura de almacenamiento establecidos.
