Малонил-КоА (524-14-1) Физические и химические свойства
Малонил-КоА
Центральный метаболит ацил-КоА, часто используемый в качестве биохимического реагента и стандартного эталона в исследованиях липидного обмена, ферментных тестах и процедурах метаболического инжиниринга.
| Номер CAS | 524-14-1 |
| Классификация | Производные жирных ацил-КоА (ацил-КоА) |
| Типичная форма | Порошок или кристаллическое твердое вещество |
| Общие фармакопейные стандарты | EP |
Малонил-КоА — это производное кофермента А (КоА) из класса жирных ацил-КоА; химически представляет собой S‑малонил-тиоэфир кофермента А. Молекула связывает малониловую (пропандиоловую) ацильную группу с большой многофункциональной структурой КоА, которая содержит аденозин-3',5'‑дифосфатный рибозный фрагмент, пантетиновую цепь и терминальную тиольную группу, образующую тиоэфирную связь. Структурно это даёт молекулу с высокой молекулярной массой, многофункциональную и поли полярную, содержащую несколько фосфатных эфиров, карбоксилат, многочисленные гидроксильные и амидные связи, и одну тиоэфирную связь, связывающую малониловую группу с КоА.
Электронные и физико-химические свойства в основном определяются плотной замещённостью полярных головных групп (три фосфатные функциональности, многочисленные гидроксильные группы и амины) и заряженным карбоксилатно-тиоэфирным регионом. Высокая топологическая полярная площадь и большое число доноров/акцепторов водородных связей делают нейтральную каноническую форму ковалентной структуры крайне гидрофильной на практике; при физиологическом \(\mathrm{pH}\) соединение преимущественно существует в виде многопротонированного аниона (биологически релевантные ионные состояния включают виды, описываемые как \(\ce{malonyl-CoA^{5-}}\) и родственные протонированные формы). Вследствие такой сильной полярности и формального многоотрицательного заряда в физиологических средах, пассивная проницаемость через мембраны низка, в то время как внутриклеточное распределение требует участия мембранного транспорта или связывания с белками.
С биохимической точки зрения Малонил-КоА является центральным донором двухуглеродных фрагментов и регуляторным метаболитом в биосинтезе жирных кислот и смежных липидных метаболических путях. Он выступает как субстрат для фермента жирнокислотного синтазы и одновременно как регулятор митохондриального транспорта жирных кислот за счёт ингибирования активности карнитиновой O‑пальмитоилтрансферазы. В клеточных и организменных системах уровень Малонил-КоА жёстко регулируется синтетическими и деградационными ферментами (например, ацетил-КоА карбоксилазой и малонил-КоА декарбоксилазой), а нарушение его гомеостаза связано с метаболическими расстройствами, влияющими на β-окисление жирных кислот и энергетический обмен. Для данного вещества на рынке обычно доступны коммерческие стандарты EP.
Молекулярный обзор
Молекулярная масса и состав
- Молекулярная формула: \(\ce{C24H38N7O19P3S}\).
- Молекулярная масса (расчётная): \(853.6\ \mathrm{г/моль}\).
- Точная/моноизотопная масса: \(853.11560417\ \mathrm{Да}\).
- Количество тяжёлых атомов: 54.
- Определённые стереоцентры: 5.
Состав отражает присоединение малониловой ацильной единицы к крупной структуре КоА; три фосфатные группы и многочисленные кислородные атомы вносят основной вклад в массу и полярную поверхность молекулы.
Заряд, полярность и LogP
- Формальный заряд (расчётный канонический): 0 (нейтральная ковалентная форма).
- Рассчитанный XLogP3: \(-5.9\).
- Топологическая полярная поверхность (TPSA): 426.
- Доноры водородных связей: 10.
- Акцепторы водородных связей: 24.
- Количество вращающихся связей: 22.
Интерпретация: очень отрицательное значение XLogP и чрезвычайно высокая TPSA свидетельствуют о высокой водорастворимости и сильной полярности Малонил-КоА. Сочетание нескольких ионизируемых фосфатных и карбоксилатных групп обеспечивает интенсивное увлажнение и значительную способность к образованию водородных связей; следовательно, липофильность низка, и молекула предпочитает водные фазы и ассоциацию с белками, а не распределение в липидных бислоях без фасилитированного транспорта.
Биохимическая классификация
- Структурный класс: жирные ацил-КоА (производные жирных ацил-КоА).
- Функциональный класс: производное кофермента А; метаболический промежуточный продукт в биосинтезе жирных кислот и регулятор β-окисления жирных кислот.
Будучи S‑малониловым производным кофермента А, соединение является каноническим строительным блоком для реакций удлинения цепей в системах жирнокислотного синтаза и ключевым регуляторным метаболитом, связывающим активность ацетил-КоА карбоксилазы с последующим липидным обменом.
Химическое поведение
Стабильность и деградация
Экспериментально количественные данные по стабильности (например, срок годности или кинетика гидролиза) в доступных источниках отсутствуют. Качественно молекула содержит лабильную тиоэфирную связь и несколько фосфатных эфиров; эти функциональные группы подвержены гидролитическому расщеплению при сильнокислых или щелочных условиях и ферментативному гидролизу в физиологических условиях. Большой и высокофункционализированный каркас КоА обеспечивает конформационную гибкость, однако молекула слишком велика для стандартной автоматической генерации конформеров низкомолекулярных соединений.
Гидролиз и трансформации
Ферментативные превращения доминируют в биологически релевантной реактивности: малонил-КоА является субстратом для декарбоксилаз и трансфераз. Основные трансформации включают:
- Ферментативное декарбоксилирование с образованием ацетил-КоА и углекислого газа, катализируемое малонил-КоА декарбоксилазой.
- Гидролиз тиоэфирной связи с высвобождением свободного кофермента А и малоновой кислоты (или её де-протонированных форм), как ферментативно, так и в условиях сильного химического гидролиза.
- Перенос малониловой группы на переносчики белков или ацил-переносные домены в реакциях удлинения цепи (трансферазная активность).
Неэнзиматическое химическое разрушение обычно протекает медленнее в нейтральных буферных растворах, но ускоряется при экстремальных значениях pH или в присутствии нуклеофилов, атакующих фосфатные эфиры или карбонилы тиоэфира.
Биологическая роль
Функциональная роль и метаболические пути
Малонил-КоА является ключевым двухуглеродным донором в процессе де нобо биосинтеза жирных кислот: он образуется карбоксилированием ацетил-КоА и служит донором двухуглеродных фрагментов при последовательных циклах конденсации и восстановления, осуществляемых жирнокислотным синтазным комплексом и сродственными системами поликетидного синтеза. Кроме того, молекула действует как регулятор, ингибируя активность карнитиновой O‑пальмитоилтрансферазы, тем самым модулируя митохондриальный транспорт длинноцепочечных ацил-КоА и балансируя процессы синтеза и окисления жирных кислот. Задокументированные метаболические пути включают биосинтез жирных кислот и ряд метаболических расстройств, связанных с нарушениями метаболизма малонил-КоА.
Физиологический и клеточный контекст
Сообщается о распространении в тканях жировой ткани, печени, поджелудочной железы, скелетных мышцах и фибробластах. Клеточная локализация охватывает цитозоль и микросомальные комплексы для биосинтеза с регуляторным влиянием на митохондриальный импорт жирных кислот и ролями в пероксисомном метаболизме. Внутриклеточные концентрации строго регулируются ацетил-КоА карбоксилазой (синтез) и малонил-КоА декарбоксилазой (деградация), нарушение активности этих ферментов изменяет потоки в липидных биосинтетических и катаболических путях.
Идентификаторы и синонимы
Регистрационные номера и коды
- Номер CAS: 524-14-1
- Номер EC (примечание по ингибированию связанного энзима): ассоциирован с карнитин O-пальмитоилтрансферазой (EC 2.3.1.21) в функциональных описаниях.
- Номера EC для ферментов, действующих на соединение, зависят от контекста; конкретные идентификаторы ферментов следует проверять в энзимных базах данных или документации на продукт.
- 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 - Дополнительные идентификаторы из реестров: UNII LNB9YCJ9F9; ChEBI CHEBI:15531; ChEMBL CHEMBL1234355; DrugBank DB04524; HMDB HMDB0001175; KEGG C00083 / C03188.
(Приведённые выше идентификаторы переданы дословно из реестров и описаний поставщиков для данного вещества.)
Синонимы и биологические названия
Распространённые и предоставленные заявителем синонимы включают (выборочно): Малонил Коэнзим А; Malonyl CoA; малонил-КоА; MALONYL COENZYME A; КоА, Малонил; Коэнзим А, Малонил; S‑Malonyl‑CoA; S‑(Гидрогенмалонил)коэнзим А; S‑(гидрогенпропандиоат) КоА; омега-Карбоксилацил-КоА. Эти наименования отражают одну и ту же ковалентную структуру или близкие номенклатурные варианты, используемые в биохимических контекстах.
Обзор безопасности и обращения
Малонил КоА является нефолетильным биохимическим метаболитом с высокой молекулярной массой, обычно поставляемым производителями в виде твердого вещества или замороженного/лиофилизированного материала. Применяются общие стандартные меры предосторожности для лабораторных биохимических реагентов:
- Используйте соответствующие средства индивидуальной защиты (перчатки, защитные очки и лабораторный халат) и инженерные мероприятия (вытяжной шкаф или хорошо вентилируемое помещение) при взвешивании или приготовлении растворов, чтобы избежать пыли и прямого контакта с кожей.
- Минимизируйте воздействие условий, ускоряющих гидролиз (экстремальные значения pH, длительное хранение в водных растворах) и храните материал согласно рекомендациям поставщика; следует соблюдать условия хранения, специфичные для продукта (например, охлаждение или заморозка, сушка) и информацию о стабильности.
- Как и с любыми биохимическими реагентами, избегайте попадания в окружающую среду и утилизируйте отходы в соответствии с институциональными процедурами. Для подробной информации о рисках, транспортировке и нормативных требованиях обращайтесь к паспорту безопасности (SDS) конкретного продукта и местному законодательству.
Обращение и хранение биохимических материалов
При использовании в качестве аналитического стандарта или реактива деление на алиquots и хранение в инертных условиях (низкая температура, исключение влаги) уменьшат гидролитическое разрушение. Поскольку молекула биологически активна и участвует в метаболических путях, избегайте загрязнения биологических систем, если только эксперименты не предназначены для изучения её метаболических эффектов. Для закупок и контроля качества выбирайте марки вещества, подходящие для предполагаемого применения (исследовательские, аналитические или клинические), и при необходимости запрашивайте подтверждающую документацию (сертификат анализа) у поставщиков.
