아세틸-CoA , 아세틸 조효소 A

아세틸-CoA또는 아세틸 조효소 A

단백질, 탄수화물 및 지질 대사 등 많은 생화학 반응에 참여하는 분자이다. 아세틸-CoA의 주요 기능은 아세틸기를 시트르산 회로에 전달하여 에너지 생산을 위해 산화되도록 하는 것이다. 조효소 A(CoA-SH 또는 CoA)에서 판토텐산의 하이드록시기는 3′-포스포아데노신 이인산과 인산에스터(인산에스테르) 결합을 하고 있으며, 판토텐산의 카복실기는 β-메르캅토에틸아민과 아마이드 결합을 하고 있다. 아세틸-CoA의 아세틸기(오른쪽 구조식에서 파란색으로 표시)는 β-메르캅토에틸아민 부분의 -SH기와 싸이오에스터(싸이오에스테르) 결합을 형성한다. 이러한 싸이오에스터 결합은 특히 반응성이 강한 "고에너지" 결합이다. 싸이오에스터 결합의 가수분해는 발열 반응(−31.5 kJ/mol)이다.

CoA는 해당과정을 통한 탄수화물의 분해와 β 산화를 통한 지방산의 분해에 의해 아세틸-CoA로 아세틸화된다. 아세틸-CoA는 시트르산 회로로 들어가서, 아세틸기가 이산화 탄소(CO2)와 물(H2O)로 산화되고, 방출되는 에너지를 이용해서 아세틸기 1분자당 11분자의 ATP와 1분자의 GTP를 생성한다.

콘라드 블로흐와 페오도르 리넨은 아세틸-CoA와 지방산 대사의 관련성을 발견한 공로로 1964년에 노벨 생리학·의학상을 수상했고 프리츠 리프만은 보조 인자인 조효소 A를 발견한 공로로 1953년에 노벨 생리학·의학상을 수상했다.

아세틸-CoA또는 아세틸 조효소 A

CoA의 아세틸화는 탄소 공급원에 의해 결정된다.

미토콘드리아 밖에서

포도당의 농도가 높을 때 해당과정이 빠르게 일어나서 시트르산 회로에서 생성되는 시트르산의 양이 증가한다. 세포질에서 시트르산은 ATP 시트르산 분해효소(ATP citrate lyase)에 의해 아세틸-CoA와 옥살아세트산으로 분해되고, 이 과정에서 ATP는 ADP와 Pi로 가수분해된다.
포도당의 농도가 낮을 때:
CoA는 아세틸-CoA 합성효소에 의해 아세트산을 사용하여 아세틸화되고, ATP 가수분해와 짝지워진다.
또한 에탄올은 알코올 탈수소효소에 의해 CoA의 아세틸화를 위한 탄소 공급원 역할을 한다. 
발린, 류신, 아이소류신과 같은 가지사슬 케톤 생성 아미노산의 분해가 일어난다. 이들 아미노산들은 가지사슬 아미노기 전이효소(branched-chain aminotransferase)에 의해 α-케토산으로 전환되고, 결국 가지사슬 α-케토산 탈수소효소 복합체(branched-chain α-ketoacid dehydrogenase complex)에 의해 산화적 탈카복실화를 통해 아이소발레릴-CoA로 전환된다. 아이소발레릴-CoA는 아세틸-CoA 및 아세토아세트산으로 분해되기 전에 다른 CoA 유도체를 형성하기 위해 탈수소화, 카복실화 및 수화를 거친다.

 

미도콘드리아 내에서

포도당의 농도가 높을 때, 해당과정을 통해 아세틸-CoA가 생성된다. 피루브산은 산화적 탈카복실화를 거치면서 카복실기(이산화 탄소)를 소실하고 아세틸-CoA를 형성하는데, 이 과정에서 33.5 kJ/mol의 에너지를 방출한다. 피루브산이 아세틸-CoA로 산화적 탈카복실화되는 반응은 피루브산 탈수소효소 복합체에 의해 촉매된다. NADH의 산화로 방출된 고에너지 전자는 미토콘드리아 내막에 있는 일련의 전자 운반체의 산화, 환원에 의해 차례로 전달되며 최종 전자수용체인 산소(O2)가 전자를 받아 물(H2O)로 환원된다. 피루브산과 아세틸-CoA 사이의 다른 전환이 가능하다. 예를 들어, 피루브산 포름산 분해효소(pyruvate formate lyase)는 피루브산을 아세틸-CoA와 포름산으로 불균등화시킨다.

지방산의 β-산화.
포도당의 농도가 낮을 때, 아세틸-CoA의 생성은 지방산의 β 산화와 관련이 있다. 먼저 지방산은 아실-CoA로 전환된다. 아실-CoA는 4가지 효소, 즉 아실-CoA 탈수소효소, 에노일-CoA 수화효소, β-하이드록시아실-CoA 탈수소효소, 아실-CoA 아세틸기 전이효소(싸이올레이스)에 의해 촉매되는 4단계의 탈수소화, 수화, 산화, 싸이올 분해 과정에서 분해된다. 이 과정에서 아세틸-CoA와 탄소 원자가 2개가 적은 새로운 아실-CoA가 생성된다.