아세틸-CoA: 두 판 사이의 차이

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=== 미토콘드리아 밖에서 ===
* [[포도당]]의 농도가 높을 때 [[해당과정]]이 빠르게 일어나서 [[시트르산 회로]]에서 생성되는 [[시트르산]]의 양이 증가한다. 세포질에서 시트르산은 ATP 시트르산 분해효소(ATP citrate lyase)에 의해 아세틸-CoA와 [[옥살아세트산]]으로 분해되고, 이 과정에서 [[아데노신 삼인산|ATP]]는 [[아데노신 이인산|ADP]]와 [[인산염|Pi]]로 [[가수분해]]된다.<ref>{{서적 인용|url=https://books.google.com/?id=d1nu4vcml8sC&pg=PA253&dq=reaction+of+ATP+citrate+lyase+produces+acetyl+coA#v=onepage&q=reaction%20of%20ATP%20citrate%20lyase%20produces%20acetyl%20coA&f=false|title=Functional Metabolism: Regulation and Adaptation|last=Storey|first=Kenneth B.|date=2005-02-25|publisher=John Wiley & Sons|isbn=9780471675570|language=en}}</ref><ref>{{웹 인용|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene?Db=gene&Cmd=ShowDetailView&TermToSearch=47|title=ACLY ATP citrate lyase [Homo sapiens (human)] - Gene - NCBI|website=www.ncbi.nlm.nih.gov|access-date=2016-11-06}}</ref>
* 포도당의 농도가 낮을 때:
** [[조효소 A|CoA]]는 아세틸-CoA 합성효소에 의해 [[아세트산]]을 사용하여 아세틸화되고, ATP 가수분해와 짝지워진다.<ref>{{저널 인용|last=Ragsdale|first=S. W.|title=Life with carbon monoxide|journal=CRC Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology|date=2004|volume=39|pages=165–195}}</ref>
** 또한 [[에탄올]]은 [[알코올 탈수소효소]]에 의해 CoA의 아세틸화를 위한 탄소 공급원 역할을 한다.<ref>{{서적 인용|url=https://books.google.com/?id=xN0YYypnZVkC&pg=PA275&dq=reaction+of+Acetyl+CoA+synthase+produce+Acetyl+CoA#v=onepage&q=reaction%20of%20Acetyl%20CoA%20synthase%20produce%20Acetyl%20CoA&f=false|title=Textbook of Biochemistry for Dental/Nursing/Pharmacy Students|last=Chatterjea|date=2004-01-01|publisher=Jaypee Brothers Publishers|isbn=9788180612046|language=en}}</ref>
** [[발린]], [[류신]], [[아이소류신]]과 같은 가지사슬 케톤 생성 [[아미노산]]의 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-CoA]]로 전환된다. 아이소발레릴-CoA는 아세틸-CoA 및 [[아세토아세트산]]으로 분해되기 전에 다른 CoA 유도체를 형성하기 위해 [[탈수소화]], [[카복실화]] 및 [[수화 반응|수화]]를 거친다.<ref name=":0">{{서적 인용|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21154/|title=Biochemistry|last=Berg|first=Jeremy M.|last2=Tymoczko|first2=John L.|last3=Stryer|first3=Lubert|year=2002|publisher=W. H. Freeman|isbn=0716730510|edition=5th}}</ref>
 
=== 미토콘드리아 내에서 ===
[[파일:Pyruvate dehydrogenase complex reaction.PNG|left왼쪽|섬네일|300px|피루브산 탈수소효소 복합체 반응.]]
* 포도당의 농도가 높을 때, [[해당과정]]을 통해 아세틸-CoA가 생성된다.<ref>{{서적 인용|url=https://books.google.com/?id=y8JQAwAAQBAJ&pg=PA149&dq=acetyl+coA+pathway#v=onepage&q=acetyl%20coA%20pathway&f=false|title=Guide to Biochemistry|last=Blackstock|first=James C.|date=2014-06-28|publisher=Butterworth-Heinemann|isbn=9781483183671|language=en}}</ref> [[피루브산]]은 산화적 탈카복실화를 거치면서 [[카복실기]]([[이산화 탄소]])를 소실하고 아세틸-CoA를 형성하는데, 이 과정에서 33.5&nbsp;kJ/mol의 에너지를 방출한다. 피루브산이 아세틸-CoA로 산화적 탈카복실화되는 반응은 [[피루브산 탈수소효소]] 복합체에 의해 촉매된다. [[NADH]]의 산화로 방출된 고에너지 전자는 미토콘드리아 내막에 있는 일련의 전자 운반체의 산화, 환원에 의해 차례로 전달되며 최종 [[전자수용체]]인 산소(O<sub>2</sub>)가 전자를 받아 물(H<sub>2</sub>O)로 환원된다.<ref>{{서적 인용|제목=Lehninger Principles of Biochemistry|저자=Nelson D.L., Cox M.M.|연도=2005|판=4th ed.|출판사=W.H. Freeman and Company|언어=en|장=16 The Citric Acid Cycle|doi=|isbn=0-7167-4339-6|이탤릭체=예}}</ref> 피루브산과 아세틸-CoA 사이의 다른 전환이 가능하다. 예를 들어, [[피루브산 포름산 분해효소]](pyruvate formate lyase)는 피루브산을 아세틸-CoA와 [[포름산]]으로 불균등화시킨다.
[[파일:Metabolism4.jpg|right오른쪽|섬네일|400px|[[지방산]]의 [[베타 산화|β-산화]].]]
* 포도당의 농도가 낮을 때, 아세틸-CoA의 생성은 [[지방산]]의 [[베타 산화|β 산화]]와 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.<ref>{{저널 인용|last=Houten|first=Sander Michel|last2=Wanders|first2=Ronald J. A.|date=2010-03-02|title=A general introduction to the biochemistry of mitochondrial fatty acid β-oxidation|url=https://link.springer.com/article/10.1007/s10545-010-9061-2|journal=Journal of Inherited Metabolic Disease|language=en|volume=33|issue=5|pages=469–477|doi=10.1007/s10545-010-9061-2|issn=0141-8955|pmc=2950079|pmid=20195903}}</ref>
 
== 기능 ==
=== 다양한 대사 경로의 중간생성물 ===
* [[식물]]과 [[동물]]에서, [[세포질]]의 아세틸-CoA는 [[ATP 시트르산 분해효소]]({{lang|en|ATP citrate lyase}})에 의해 합성된다.<ref>{{저널 인용|title=Molecular Characterization of a Heteromeric ATP-Citrate Lyase That Generates Cytosolic Acetyl-Coenzyme a in Arabidopsis|journal=Plant Physiology|last=Fatland|first=B. L.|year=2002|volume=130|issue=2|pages=740|언어=en|doi=10.1104/pp.008110|pmc=166603|pmid=12376641|이탤릭체=예|coauthors=Ke J., Anderson MD., Mentzen WI., Cui LW., Allred CC., Johnston JL., Nikolau BJ., Wurtele ES.}}</ref> 동물의 경우 혈당량이 높으면 [[포도당]]은 세포질에서 [[피루브산]]으로 분해되고([[해당과정]]), [[미토콘드리아]]에서 아세틸-CoA로 전환된다. 아세틸-CoA가 과다하면 시트르산의 양이 증가하고, 여분의 시트르산은 세포질로 운반되어 세포질의 아세틸-CoA의 양을 증가시킨다.
* [[시트르산 회로]]:
** 아세틸-CoA는 [[옥살아세트산]]과 반응하여 [[시트르산]]을 형성하고, 시트르산 회로에서 시트르산은 산화되고 이 과정에서 [[CO2|CO<sub>2</sub>]]가 방출된다.<ref name=":0" />
* [[지방산 대사]]:
** 아세틸-CoA는 [[탄수화물]]의 분해([[해당과정]] 및 [[피루브산의 산화]])와 [[지방]]의 분해([[베타 산화|β 산화]])에 의해 생성된다. 아세틸-CoA는 미토콘드리아 기질에서 [[옥살아세트산]]과 결합해서 [[시트르산]]을 형성하여 [[시트르산 회로]]를 시작한다.<ref name="stryer2">{{서적 인용|last1= Stryer |first1= Lubert | title=Biochemistry. | edition= Fourth |location= New York |publisher= W.H. Freeman and Company|publication-date= 1995 |pages= 510–515, 559–565, 581–613, 614–623, 775–778 |isbn= 0-7167-2009-4 }}</ref><ref name="oxidation_of_fats">{{웹 인용|url=http://pharmaxchange.info/press/2013/10/oxidation-of-fatty-acids/|title=Oxidation of fatty acids}}</ref>
** 아세틸-CoA 2분자가 축합하여 [[아세토아세틸-CoA]]를 형성하여 후속 반응들을 통하여 [[아세토아세트산]]과 [[β-하이드록시뷰티르산]]을 생성한다.<ref name="stryer2" /> 아세토아세트산, β-하이드록시뷰티르산 및 이들의 자발적인 분해 산물인 [[아세톤]]<ref>{{웹 인용|url=http://watcut.uwaterloo.ca/webnotes/Metabolism/fatKetoneBodyMetabolism.html|title=Ketone body metabolism|publisher=University of Waterloo}}</ref>은 [[케톤체]]로 알려져 있다. 케톤체는 [[간]]에 의해서 [[혈액]]으로 방출된다. 미토콘드리아가 있는 모든 세포는 혈액으로부터 흡수한 케톤체를 아세틸-CoA로 다시 전환할 수 있으며, 이렇게 형성된 아세틸-CoA를 시트르산 회로에서 연료로 사용할 수 있다. [[포유동물]]은 아세틸-CoA를 [[포도당신생합성]]의 전구물질로 사용할 수 없다. 유리 지방산과는 달리 케톤체는 [[혈액뇌장벽]]을 통과할 수 있어서 보통 [[포도당]]을 연료로 사용하는 [[뇌]]와 같은 [[중추신경계통|중추신경계]] 세포에서 연료로 사용될 수 있다.<ref name="stryer2" /> [[굶주림|기아]], [[저탄수화물 식이요법|저탄수화물 식이]], 장기간의 심한 운동, 치료 받지 않은 [[제1형 당뇨병]]에서 혈액 중에 케톤체의 농도가 높아지는 상태를 [[케톤증]](ketosis)이라 하고, 통제되지 않은 제1형 당뇨병의 극단적인 형태는 [[케톤산증]](ketoacidosis)이라 한다.
** 반면에 혈액 내 [[인슐린]]의 농도가 높고 [[글루카곤]]의 농도가 낮을 때(즉, 식사 후), [[해당과정]]에 의해 생성된 아세틸-CoA는 미토콘드리아 기질에서 [[옥살아세트산]]과 축합하여 [[시트르산]]을 생성한다. 그러나 [[시트르산 회로]]를 통해 [[이산화 탄소]](O<sub>2</sub>)와 [[물]](H<sub>2</sub>O)로 전환되는 대신에, 시트르산은 미토콘드리아 기질에서 [[세포질]]로 운반된다.<ref name="stryer2" /> 세포질에서 시트르산은 ATP 시트르산 분해효소에 의해 아세틸-CoA와 옥살아세트산으로 분해된다. 옥살아세트산은 [[말산]]으로 전환되어 미토콘드리아 기질로 다시 돌아오고, 더 많은 아세틸-CoA의 아세틸기를 미토콘드리아 밖으로 운반하기 위해 말산은 옥살아세트산으로 전환된다.<ref name="ferre">{{저널 인용| doi = 10.1159/000100426 | title = SREBP-1c Transcription Factor and Lipid Homeostasis: Clinical Perspective | journal = Hormone Research | year = 2007 | first = P. | last = Ferre |author2=F. Foufelle | volume = 68 | issue = 2 | pages = 72–82| pmid = 17344645 | url = http://content.karger.com/ProdukteDB/produkte.asp?Aktion=ShowFulltext&ArtikelNr=100426&Ausgabe=232805&ProduktNr=224036 | accessdate = 2010-08-30 | quote = this process is outlined graphically in page 73}}</ref> 세포질의 아세틸-CoA는 지방산 합성의 첫 단계인 [[아세틸-CoA 카복실화효소]]에 의한 [[말로닐-CoA]]로의 카복실화를 통해 지방산을 합성하는데 사용될 수 있다.<ref name="ferre" /><ref name="Voet">{{서적 인용|last=Voet |first=Donald |author2=Judith G. Voet |author3=Charlotte W. Pratt |title=Fundamentals of Biochemistry, 2nd Edition |publisher=John Wiley and Sons, Inc. |year=2006 |pages=547, 556 |isbn=0-471-21495-7}}</ref> 이러한 전환은 간, [[지방 조직]], 젖을 분비하는 [[젖샘]]에서 주로 일어난다. [[지방산]]은 [[글리세롤]]과 결합하여 대부분의 [[동물]]에서 연료의 주된 저장 형태인 [[트라이글리세라이드]]를 형성한다. 또한 지방산은 모든 [[세포막]]의 [[지질 이중층]]을 구성하는 [[인지질]]의 구성 요소이다.<ref name="stryer2" />
** [[식물]]에서 새로이 생성되는 지방산의 합성은 [[색소체]]에서 일어난다. [[종자]]의 [[발아]] 및 어린 식물의 초기 생장을 지원하기 위해 많은 종자들은 [[기름]](oil)을 저장하고 있다.
** [[세포질]]의 아세틸-CoA는 [[아세토아세틸-CoA]]와 축합하여 [[β-하이드록시-β-메틸글루타릴-CoA]](HMG-CoA)를 형성한다. 이 반응은 콜레스테롤 합성을 조절하는 속도제한단계이다.<ref name="stryer2" /> [[콜레스테롤]]은 동물 세포막의 구성 성분으로 그대로 사용되거나, 스테로이드 호르몬, [[담즙산]], [[비타민 D]]를 합성하는데 사용될 수 있다.<ref name="stryer2" /><ref name="Voet" />
** 아세틸-CoA는 세포질에서 [[아세틸-CoA 카복실화효소]]에 의해 카복실화되어 [[말로닐-CoA]]가 된다. 말로닐-CoA는 [[플라보노이드]] 및 그와 관련된 [[폴리케타이드]]({{lang|en|polyketide}})를 합성하고, 단백질과 기타 식물화학물질(phytochemical)을 말로닐화 하는데 쓰인다. 말로닐-CoA는 [[왁스]], [[큐티클]]을 생성하기 위한 지방산의 신장과 [[배추속]] 식물의 종자 기름 생성에 필요한 기질인 말로닐-CoA를 생성한다.<ref>{{저널 인용|year=2005|title=Reverse Genetic Characterization of Cytosolic Acetyl-CoA Generation by ATP-Citrate Lyase in Arabidopsis|journal=The Plant Cell Online|volume=17|pages=182–203|doi=10.1105/tpc.104.026211|last1=Fatland|first1=B. L.|pmc=544498}}</ref> [[세스퀴테르펜]](sesquiterpene), [[브라시노스테로이드]](식물 호르몬) 및 막 스테롤이 역시 이러한 방법으로 합성된다.
* [[스테로이드]] 합성:
** 아세틸-CoA는 [[β-하이드록시-β-메틸글루타릴-CoA]]의 합성에 관여함으로써 메발론산 경로에 참여한다. [[메발론산 경로]]({{lang|en|mevalonate pathway}})는 2분자의 아세틸-CoA가 축합반응을 통해 이소프레노이드를 합성하는 경로이다. 이 경로의 속도제한단계 효소는 [[HMG-CoA 환원효소]]({{lang|en|HMG-CoA reductase}})이다. 동물의 경우 HMG-CoA는 [[콜레스테롤]]과 케톤체 합성의 주요 전구체이다.
* [[아세틸콜린]] 합성:
** 아세틸-CoA는 또한 [[신경전달물질]]인 아세틸콜린의 생합성에 주요 성분이다. [[콜린 아세틸기 전이효소]]에 의해 [[콜린 (복합체)|콜린]]은 아세틸-CoA와 반응하여 아세틸콜린과 [[조효소 A]](CoA)를 생성한다.
* [[멜라토닌]] 합성
* 아세틸화
** 아세틸-CoA는 또한 번역 후 변형의 [[아세틸화]]에서 [[히스톤]] 단백질과 비히스톤 단백질의 특정 [[라이신]] 잔기를 아세틸화시키는 [[아세틸기]]의 공급원이다. 이러한 아세틸화 반응은 [[아세틸기 전이효소]]에 의해 촉매된다. 아세틸화는 [[세포 생장]], [[체세포 분열]], [[세포자살]]에 영향을 미친다.<ref>{{저널 인용|last=Yi|first=C. H.|last2=Vakifahmetoglu-Norberg|first2=H.|last3=Yuan|first3=J.|date=2011-01-01|title=Integration of Apoptosis and Metabolism|url=http://symposium.cshlp.org/content/76/375|journal=Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology|language=en|volume=76|pages=375–387|doi=10.1101/sqb.2011.76.010777|issn=0091-7451|pmid=22089928}}</ref>
* 다른 자리 입체성 조절인자
** 아세틸-CoA는 [[피루브산 탈수소효소 키네이스]]의 [[다른 자리 입체성 조절|다른 자리 입체성 조절인자]]로 작용한다. 이는 아세틸-CoA 대 CoA의 비율을 통해 조절된다. 아세틸-CoA의 농도 증가는 피루브산 탈수소효소 키네이스를 활성화시킨다.<ref>{{저널 인용|last=Pettit|first=Flora H.|last2=Pelley|first2=John W.|last3=Reed|first3=Lester J.|date=1975-07-22|title=Regulation of pyruvate dehydrogenase kinase and phosphatase by acetyl-CoA/CoA and NADH/NAD ratios|url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006291X75801859|journal=Biochemical and Biophysical Research Communications|volume=65|issue=2|pages=575–582|doi=10.1016/S0006-291X(75)80185-9}}</ref>
** 아세틸-CoA는 또한 [[피루브산 카복실화효소]]의 다른 자리 입체성 활성인자이다.<ref>{{저널 인용|last=Jitrapakdee|first=Sarawut|last2=Maurice|first2=Martin St.|last3=Rayment|first3=Ivan|last4=Cleland|first4=W. Wallace|last5=Wallace|first5=John C.|last6=Attwood|first6=Paul V.|date=2008-08-01|title=Structure, Mechanism and Regulation of Pyruvate Carboxylase|journal=The Biochemical Journal|volume=413|issue=3|pages=369–387|doi=10.1042/BJ20080709|issn=0264-6021|pmc=2859305|pmid=18613815}}</ref>
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[[분류:세포 호흡]]
[[분류:생화학 물질]]
[[분류:콜린성 제제]]