Asetyylikoentsyymi-A-karboksylaasi

Asetyylikoentsyymi-A-karboksylaasi eli asetyyli-KoA-karboksylaasi on ligaaseihin kuuluva entsyymi. Entsyymi katalysoi malonyylikoentsyymi-A:n muodostumista asetyylikoentsyymi-A:sta, vetykarbonaatti-ioneista ja ATP:stä. Asetyylikoentsyymi-A-karboksylaasia tavataan niin esi- kuin aitotumaisista eliöistä ja se on tärkeä entsyymi rasvahappojen biosynteesissä. Asetyylikoentsyymi-A-karboksylaasin EC-numero on EC 6.4.1.2.

Toiminta
Asetyylikoentsyymi-A-karboksylaasi käyttää substraatteinaan asetyylikoentsyymi-A:ta, ATP:tä ja vetykarbonaatti-ioneja. Kasvien entsyymeissä substraatteina voivat toimia myös propionyylikoentsyymi-A:ta ja butanoyylikoentsyymi-A:ta, joista muodostuu metyylimalonyylikoentsyymi-A:ta tai etyylimalonyylikoentsyymi-A:ta. Asetyylikoentsyymi-A-karboksylaasi vaatii toimiakseen koentsyymeikseen magnesiumioneja, jotka stabiloivat entsyymin ja ATP:n muodostamaa kompleksia ja katalyysiä varten biotiinia. Biotiini on kovalenttisesti sitoutuneena entsyymin eräisiin lysiiniaminohappoihin.

Asetyylikoentsyymi-A-karboksylaasin katalysoiman reaktion mekanismin ensimmäisessä vaiheessa fosfaattiryhmä siirtyy adenosiinitrifosfaatilta vetykarbonaatti-ioneille, jolloin muodostuu karbonyylifosfaattia ja ADP:tä. Karbonyylifosfaatti reagoi entsyymiin sitoutuneiden biotiiniryhmien kanssa muodostaen reaktiivisen karboksyylibiotiinin. Seuraavassa vaiheessa karboksyylibiotiini hajoaa hiilidioksidiksi ja abiotiinin anioniksi, joka vastaanottaa asetyylikoentsyymi-A:lta protonin ja asetyylikoentsyymi-A:sta muodostuu enolaatti. Tämä enolaatti on nukleofiilinen ja reagoi elektrofiilisen hiilidioksidin kanssa muodostaen malonyylikoentsyymi-A:ta.

Asetyylikoentsyymi-A-karboksylaasi on tärkeä sääntelykohta rasvahappojen biosynteesissä. Kun solussa on vain vähän energiaa eli ATP-taso on vähäinen estyy entsyymin toiminta. Tätä inhibitiota aiheuttaa AMP:n aktivoima entsyymi asetyylikoentsyymi-A-karboksylaasikinaasi, joka fosforyloi entsyymin seriiniaminohappoja ja täten inaktivoi entsyymin. Tätä fosforylaation kautta tapahtuvaa inaktivoitumista aktivoivat myös eräät hormonit kuten glukagoni ja adrenaliini. Sitruunahappo kykenee osittain aktivoimaan fosforylaation vuoksi inaktivoitunutta asetyylikoentsyymi-A-karboksylaasia. Inaktivoituneen entsyymin palauttaa aktiiviseen muotoonsa toinen entsyymi asetyylikoentsyymi-A-karboksylaasifosfataasi, joka hydrolysoi entsyymiin liitetyt fosfaattiryhmät.Tätä entsyymiä aktivoiva hormoni on insuliini.

Lähteet

Ligaasit