ацетил-КоА (72-89-9) Физические и химические свойства
ацетил-КоА
Центральный метаболический кофактор и донор ацетильной группы, часто используемый в качестве субстрата и аналитического стандарта в энзимологии, метаболомике и биохимических исследованиях и разработках.
| CAS Number | 72-89-9 |
| Семейство | Ацил-КоА (производные КоА) |
| Типичная форма | Порошок или кристаллическое твердое вещество |
| Распространённые фармакопейные стандарты | BP, EP, JP |
Ацетил-КоА представляет собой тиоэстер ацил-КоА: ацетильная группа связана с коферментом А через S-ацетильный тиоэстер на сульфгидрильной группе пантетеина. Структурно молекула объединяет 3′-фосфоаденозиндифосфатную группу, пантетеиновую часть и ацетиль-тьоэстерное соединение, образуя многофункциональную сильно полярную молекулу с несколькими ионизируемыми фосфатными группами и функциональными группами для водородных связей. Молекула содержит несколько стереоцентров и плотный функционал (гидроксильные, амидные связи, фосфоэфирные группы и пуриновое основание), определяющие как реакционную способность (лабильность тиоэстера и перенос ацетила), так и узнавание белками и ферментами.
Электронные и физико-химические свойства включают большую топологическую полярную площадь поверхности и многочисленные доноры и акцепторы водородных связей, обеспечивающие высокую водорастворимость и очень низкую внутреннюю липофильность. При физиологическом pH фосфатные группы депротонированы, формируя конъюгированные сильно анионные формы, вследствие чего клеточный транспорт и прохождение через мембраны осуществляется с помощью белков-переносчиков и ферментативных систем, а не за счет пассивной диффузии. С химической точки зрения основным реакционноспособным центром является тиоэфирная связь: она кинетически активирована для нуклеофильной атаки и транс-ацилирования, но термодинамически стабилизирована в активных центрах ферментов; фосфоэфирные и рибозные группы стабильны при мягких условиях, но подвержены гидролитическому или ферментативному расщеплению при агрессивных химических условиях.
В метаболизме и биотехнологии ацетил-КоА является центральным метаболическим узлом: он служит источником ацетильной группы в биосинтезе (жирные кислоты и стеролы), является двухуглеродным донором, входящим в цикл трикарбоновых кислот (через цитратсинтазу), и действует как ацетилирующий агент при посттрансляционной модификации белков (например, ацетилирование лизина). Распространёнными коммерческими стандартами для данного вещества являются: BP, EP, JP.
Обзор молекулы
Молекулярная масса и состав
- Молекулярная формула: C23H38N7O17P3S
- Молярная масса (по данным): \(809.6\,\mathrm{г}/\mathrm{моль}\)
- Точная/моноизотопная масса: \(809.12577494\,\mathrm{Да}\)
- Количество тяжёлых атомов: 51
- Вычисленная структурная сложность: 1380
- Определённые стереоцентры: 5
- Физическое описание (экспериментальное): Твёрдое вещество
Данные значения отражают полный скелет кофермента А, несущий три фосфатные группы, аденинового нуклеозида и ацетилированную пантетеиновую часть; высокая молекулярная масса и количество тяжёлых атомов соответствуют метаболиту размера кофактора.
Заряд, полярность и LogP
- Вычисленный XLogP3: -5.6 (безразмерный)
- Топологическая полярная площадь поверхности (TPSA): \(389\,\text{Å}^2\)
- Доноры водородных связей: 9
- Акцепторы водородных связей: 22
- Количество вращающихся связей: 20
- Формальный заряд (модельное представление): 0
Несмотря на то, что формальный заряд в каноническом представлении равен 0, молекула содержит несколько ионизируемых фосфатных групп; при физиологических условиях ацетил-КоА существует преимущественно в анионных формах с выраженным отрицательным зарядом, локализованным на кислородах фосфатов. Очень отрицательное значение XLogP и большая TPSA указывают на высокую водорастворимость, обильную гидратацию и плохую пассивную мембранную проницаемость; эти особенности объясняют зависимость внутриклеточного распределения от белков-переносчиков и ферментативного транспорта.
Биохимическая классификация
- Классификация (химический класс): Жирные ацилы → Жирные эфиры → Ацил-КоА жирных кислот
- Функциональный класс: донор ацила; кофактор; метаболит; эффектор
Ацетил-КоА является типичным короткоцепочечным ацил-КоА: он функционирует в ферментативных реакциях как активированный донор ацетильной группы в реакциях трансфераз и выступает в качестве центрального двухуглеродного звена в катаболических и анаболических путях. Пантетеиновая часть обеспечивает гибкое крепление, позиционирующее тиоэфир для ферментативного катализа.
Химическое поведение
Стабильность и разложение
Тиоэфирная связь (S-ацетильная) является основным химически лабильным участком. Тиоэфиры более восприимчивы к нуклеофильной атаке и гидролизу по сравнению с соответствующими эфирами или амидными связями; соответственно ацетил-КоА химически лабилен в водных растворах по сравнению с полностью этерифицированными производными. Гидролитическая нестабильность усиливается в щелочной среде и при наличии нуклеофилов или катализирующих ионов металлов. Ферментативные системы (тиоэстеразы и трансферазы) катализируют расщепление или перенос группы при физиологических условиях, а неферментативное разложение может происходить при длительном хранении в водных растворах или при воздействии повышенных температур. Окислительная модификация атома серы (образование сульфоксида или сульфона) возможна при окислительных условиях, но требует более сильных окислителей, чем при обычной водной обработке.
Гидролиз и преобразования
- Основное неферментативное превращение – гидролиз тиоэфирной связи с образованием ацетата (или продуктов, производных от ацила) и свободного кофермента А.
- Перенос ацетильной группы (транс-ацилирование) на нуклеофильные функциональные группы (амины, гидроксильные, тиольные) – ключевая реакция, используемая ацетилтрансферазами в биологических системах; неферментативное ацетилирование сильно нуклеофильных целей может происходить при активирующих условиях.
- Фосфоэфирные связи (аденозиндифосфат и 3′-фосфат) химически устойчивы при нейтральных значениях pH, но гидролизуются в условиях сильной кислой или щелочной среды либо под действием фосфатаз.
- Ферментативные превращения включают конденсацию с оксалоацетатом (цитратсинтаза), образование малонил-КоА (ацетил-КоА карбоксилаза), а также участие в многочисленных реакциях трансфера ацилов и декарбоксилирования.
В представленном контексте отсутствуют экспериментально установленные численные показатели скорости гидролиза.
Биологическая роль
Функциональная роль и метаболические пути
Ацетил-КоА является центральным метаболическим промежуточным продуктом и донором ацетильной группы. Его основные биологические функции включают:
- Поступление ацетильных единиц в цикл трикарбоновых кислот (ЦТК) через конденсацию с оксалоацетатом с образованием цитрата.
- Функционирование в качестве двухуглеродного строительного блока в биосинтезе жирных кислот и стеролов.
- Донорство ацетильной группы в ферментативных и неферментативных ацетилировании, включая ацетилирование лизинов белков, что регулирует активность ферментов и экспрессию генов.
- Участие в катаболическом окислении жирных кислот и в метаболизме множества аминокислот через ацил-КоА промежуточные соединения.
Эти функции опосредованы широким спектром ферментов и белковых комплексов, распознающих кофактор А и катализирующих перенос ацилов или образование углерод-углеродных связей.
Физиологический и клеточный контекст
Документированные локализации в тканях включают: жировая ткань, головной мозг, тромбоциты, предстательная железа, скелетные мышцы, селезёнка.
Сообщаемые клеточные локализации включают: цитоплазма, эндоплазматическая сеть, внеклеточное пространство, аппарат Гольджи, мембрана, митохондрии, ядро, пероксисома.
Субклеточное распределение отражает функциональную компартментализацию: митохондриальный ацетил-КоА в основном связан с окислительным метаболизмом, тогда как цитозольные и ядерные пузыри используются для биосинтетической ацетилирования и для регуляции экспрессии генов посредством ацетилирования гистонов. Транспорт и обмен между компартментами осуществляются при помощи специфических транспортёров и метаболических шаттлов.
Идентификаторы и синонимы
Регистрационные номера и коды
- Номер CAS: 72-89-9
- Номер EC: 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 Number: J1.124.268E
- PharmGKB ID: PA166178658
- Pharos Ligand ID: 3X8AK4LDLTKN
- Wikidata: Q715317
Структурные идентификаторы:
- 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
Синонимы и биологические наименования
Общие и зарегистрированные синонимы, встречающиеся в списках идентификаторов, включают (выбранные точные формулировки):
- Ацетилкоэнзим А
- Ацетил-КоА
- Acetyl-CoA
- ACETYL COENZYME A
- acetyl-CoA
- S-Ацетилкоэнзим А
- КоА, Ацетил
- S-ацетил-КоА
- S-ацетил-коэнзим А
- AcCoA
- Коэнзим А, S-ацетат
- Ацетил КоALi3 . 3H2O
- ac-КоА
(Дополнительные синонимы и систематические наименования, предоставленные регистратором, зафиксированы в метаданных идентификаторов.)
Обзор безопасности и обращения
Обращение и хранение биохимических материалов
- Общее обращение: Обращайтесь с ацетил-КоА как с лабильным биохимическим реактивом. Из-за активной тиоэфирной связи он подвержен гидролизу и неэнзиматическому переносу ацетила; минимизируйте воздействие на водные растворы при повышенном pH, избегайте продолжительной инкубации при комнатной температуре, сокращайте количество циклов замораживания и размораживания. Используйте соответствующее индивидуальное средство защиты (перчатки, защиту для глаз, лабораторный халат) и применяйте процедуры по локализации аэрозолей и проливов.
- Хранение: Сохраняйте целостность материала, храня его в сухих, холодных условиях, минимизируя воздействие влаги и окислителей; лиофилизированное хранение или хранение в холоде под инертной атмосферой снижает гидролитическую и окислительную деградацию. Точная форма хранения (соль, гидрат) и условия должны соответствовать рекомендациям поставщика или специфике партии.
- Отходы и дезактивация: Утилизируйте водные и твердые остатки согласно институциональным процедурам биобезопасности и химической безопасности для биологически активных реагентов. Дезактивация путём тщательного разведения и ферментативного или химического гидролиза в контролируемых условиях является стандартной практикой для малых количеств перед утилизацией.
- Регуляторика и транспортировка: Для получения детальной информации об опасностях, правилах транспортировки и нормативных требованиях пользователи должны обращаться к специфической Паспортной документации безопасности (SDS) продукта и местному законодательству.
В текущем контексте данных не представлены экспериментально установленные конкретные классификации опасности, коды GHS, номера транспортных средств или установленные температурные режимы хранения.
