マロニルCoA (524-14-1) の物理化学的性質
マロニルCoA
脂質代謝、酵素アッセイおよび代謝工学ワークフローにおける生化学試薬および参照標準として頻繁に使用される中心的なアシル-CoA代謝物。
| CAS番号 | 524-14-1 |
| ファミリー | 脂肪族アシル-CoA（アシル-CoA）誘導体 |
| 典型的な形態 | 粉末または結晶固体 |
| 一般的な等級 | EP |
マロニルCoAは脂肪族アシル–CoA構造クラスに属する補酵素A（CoA）誘導体であり、化学的にはCoAのS-マロニルチオエステルである。この分子は、マロニル（プロパンダイオイル）アシルユニットをアデノシン3',5'-ジリン酸リボース、パントテインアーム、チオエステル結合を形成する末端チオールを含む大きな多機能CoA骨格に結合している。構造的には、多数のリン酸エステル、カルボキシラート、複数のヒドロキシルおよびアミド結合、ならびにマロニル基とCoAを結ぶ1つのチオエステル結合を有する高分子量かつ多機能性の菌性分子となっている。
電子的および物理化学的特性は、密に置換された極性の高い頭部基（3つのリン酸基、多数のヒドロキシルおよびアミド）と荷電したカルボキシラート/チオエステル領域によって支配される。高いトポロジカル極性表面積と豊富な水素結合供与体および受容体により、共有結合構造の中性カノニカル形態は実質的に非常に親水性である。生理学的pHでは、化合物は主に多重脱プロトン化されたアニオンとして存在し（生物学的に関連するイオン状態には \(\ce{malonyl-CoA^{5-}}\) および関連のプロトン化状態が含まれる）、強い極性と多重の負電荷のため、受動的な細胞膜透過性は低く、細胞内分布には膜輸送またはタンパク質結合が必要となる。
生化学的には、マロニルCoAは脂肪酸生合成およびそれに関連する脂質代謝経路の中心的な2炭素供与体かつ調節代謝物である。脂肪酸合成酵素の基質として機能するとともに、カルニチンO-パルミトイルトランスフェラーゼ活性の阻害によるミトコンドリアへの脂肪酸輸入の調節因子として作用する。細胞および生体内では、合成および分解酵素（例：アセチル-CoAカルボキシラーゼおよびマロニル-CoAデカルボキシラーゼ）によって厳密に制御され、その恒常性の乱れは脂肪酸の酸化およびエネルギー代謝に影響を与える代謝異常の原因となる。市販の等級としてはEPが一般的に報告されている。
分子概要
分子量および組成
- 分子式：\(\ce{C24H38N7O19P3S}\)。
- 分子量（計算値）：\(853.6\ \mathrm{g\,mol^{-1}}\)。
- 正確質量/単一同位体質量：\(853.11560417\ \mathrm{Da}\)。
- 重原子数：54。
- 定義された立体中心：5。
組成はマロニルアシルユニットと大きなCoA骨格の結合を反映しており、3つのリン酸基と多数の酸素原子が分子全体の質量および極性表面の大部分を占めている。
電荷、極性およびLogP
- 形式的電荷（中性共役形態の計算値）：0。
- 計算XLogP3：\(-5.9\)。
- トポロジカル極性表面積（TPSA）：426。
- 水素結合供与体数：10。
- 水素結合受容体数：24。
- 回転可能結合数：22。
解釈：非常に負のXLogP値および極めて高いTPSAにより、マロニルCoAは高い水溶性かつ強力な極性化合物であることが示される。複数のイオン化可能なリン酸基およびカルボキシラート基の組み合わせにより強い水和性および高い水素結合能がもたらされ、したがって脂溶性は非常に低く、分子は促進輸送なしに脂質二重層へ分配されるよりも水相やタンパク質結合を好む。
生化学的分類
- 構造クラス：脂肪族アシル-CoA（脂肪族アシル-CoA誘導体）。
- 機能クラス：補酵素A誘導体；脂肪酸生合成の代謝中間体および脂肪酸酸化の調節因子。
CoAのS-マロニル誘導体として、本化合物は脂肪酸合成酵素系の鎖伸長反応の標準的な構成要素であり、アセチル-CoAカルボキシラーゼ活性と下流の脂質代謝を連結する主要な調節代謝物である。
化学的挙動
安定性および分解
定量的な安定性（例：保存寿命または動力学的加水分解速度）は本データ環境では報告されていない。質的には分子は不安定なチオエステル結合および複数のリン酸エステル結合を含み、これらの官能基は強酸性または強塩基性条件下で加水分解を受けやすく、生理条件下でも酵素的加水分解を受ける可能性がある。CoA骨格のかさばりおよび多機能性により分子は構造的には柔軟だが、標準的な自動化された小分子コンフォーマー生成法では通常サイズが大きすぎる。
加水分解および変換
生物学的に関連する反応性は主に酵素的変換が支配的であり、マロニル-CoAはデカルボキシラーゼおよびトランスフェラーゼの基質である。主な変換は以下の通りである：
- マロニル-CoAデカルボキシラーゼにより触媒される酵素的脱炭酸によりアセチル-CoAおよび二酸化炭素を生成。
- チオエステル加水分解により、酵素的または強力な化学的加水分解条件下で自由な補酵素Aとマロン酸（またはその脱プロトン化体）を遊離。
- 鎖伸長反応中にキャリアタンパク質またはアシルキャリアドメインへのマロニルユニットの転移（トランスフェラーゼ活性）。
非酵素的化学分解は一般的に中性の緩衝水溶液下では遅いが、極端なpH条件やリン酸エステルまたはチオエステルカルボニルを攻撃する求核剤存在下で促進される。
生物学的役割
機能的役割および経路
マロニルCoAは新規脂肪酸生合成における必須の2炭素延長ユニットであり、アセチル-CoAからカルボキシル化され、脂肪酸合成酵素（および関連するポリケチド合成酵素系）による連続的な縮合および還元サイクル中の2炭素単位供与体として機能する。また、カルニチンO-パルミトイルトランスフェラーゼ活性を阻害し、ミトコンドリアへの長鎖アシル-CoAの取り込みを調節することによって調節代謝物として作用し、脂肪酸合成と酸化のバランスを制御する。関連する代謝経路には脂肪酸生合成およびマロニル-CoA代謝の異常が関与する複数の代謝疾患が含まれる。
生理学的および細胞内文脈
報告されている組織の所在には脂肪組織、肝臓、膵臓、骨格筋および線維芽細胞が含まれる。細胞内局在は生合成のための細胞質および小胞体画分に関与し、ミトコンドリア脂肪酸取り込み調節およびペルオキシソーム代謝に役割を持つ。細胞内濃度はアセチル-CoAカルボキシラーゼ（合成）およびマロニル-CoAデカルボキシラーゼ（分解）によって厳密に調整され、これら酵素の異常は脂質合成および分解経路のフラックスに影響を及ぼす。
識別子および同義語
登録番号およびコード
- CAS番号: 524-14-1
- EC番号（関連酵素阻害注釈）: 機能記述においてカルニチンO‑パルミトイルトランスフェラーゼ（EC 2.3.1.21）に関連。
- 化合物に作用する酵素のEC番号は文脈依存であり、特定の酵素識別子は酵素データベースまたは製品の文書で確認する必要があります。
- InChI:
InChI=1S/C24H38N7O19P3S/c1-24(2,19(37)22(38)27-4-3-13(32)26-5-6-54-15(35)7-14(33)34)9-47-53(44,45)50-52(42,43)46-8-12-18(49-51(39,40)41)17(36)23(48-12)31-11-30-16-20(25)28-10-29-21(16)31/h10-12,17-19,23,36-37H,3-9H2,1-2H3,(H,26,32)(H,27,38)(H,33,34)(H,42,43)(H,44,45)(H2,25,28,29)(H2,39,40,41)/t12-,17-,18-,19+,23-/m1/s1 - InChIKey:
LTYOQGRJFJAKNA-DVVLENMVSA-N - SMILES:
CC(C)(COP(=O)(O)OP(=O)(O)OC[C@@H]1[C@H]([C@H]([C@@H](O1)N2C=NC3=C(N=CN=C32)N)O)OP(=O)(O)O)[C@H](C(=O)NCCC(=O)NCCSC(=O)CC(=O)O)O - 報告されているその他の登録識別子: UNII LNB9YCJ9F9; ChEBI CHEBI:15531; ChEMBL CHEMBL1234355; DrugBank DB04524; HMDB HMDB0001175; KEGG C00083 / C03188.
（上記の識別子は物質に関して登録機関およびサプライヤーの記述からそのまま提供されています。）
同義語および生物学的名称
一般的および提供者供給の同義語には、以下が含まれます（一部選択）: Malonyl Coenzyme A; Malonyl CoA; malonyl‑CoA; MALONYL COENZYME A; CoA, Malonyl; Coenzyme A, Malonyl; S‑Malonyl‑CoA; S‑(Hydrogen malonyl)coenzyme A; S‑(hydrogen propanedioate) CoA; omega‑Carboxyacyl‑CoA。これらの名称は、同一の共有結合構造または生化学的文脈で使用される密接に関連した命名規則を反映しています。
安全性および取り扱いの概要
マロニルCoAは、非揮発性で高分子量の生化学代謝物であり、通常、製造者から固体または凍結/凍結乾燥物として供給されます。実験室グレードの生化学試薬の取り扱いおよび保管に関する一般的な注意事項が適用されます：
- 秤量または溶液調製時には、粉塵の発生および直接皮膚接触を避けるために適切な個人用保護具（手袋、安全めがね、実験用コート）および換気設備（ドラフトチャンバーまたは換気の良い場所）を使用してください。
- 加水分解を促進する条件（極端なpH、長時間の水溶液保管）への暴露を最小限に抑え、供給者の推奨に従って材料を保管してください。製品固有の保管条件（冷蔵または冷凍保管、乾燥）および安定性情報を遵守する必要があります。
- すべての生化学試薬と同様に、環境への放出を避け、廃棄物は所属機関の手順に従って管理してください。詳細な危険性、輸送および規制情報については、製品固有の安全データシート（SDS）および地域の法令を参照してください。
生化学材料の取り扱いおよび保管
分析標準品または試薬として使用する場合、分注および不活性条件下（低温、湿気除外）での保管により加水分解による劣化を低減できます。この分子は生物学的に活性で代謝経路に関与するため、その代謝効果を研究する実験目的でない限り、生物系への汚染を避けてください。調達および品質管理では、用途（研究、分析、臨床用途）に適したグレードを選択し、必要に応じてサプライヤーから分析証明書を取得してください。
