Propionyylikoentsyymi-A-karboksylaasi

Propionyylikoentsyymi-A-karboksylaasi eli propionyyli-KoA-karboksylaasi on ligaaseihin kuuluva entsyymi. Entsyymi katalysoi propionyylikoentsyymi-A:n karboksyloitumista, jolloin tuotteeksi muodostuu (S)-metyylimalonyylikoentsyymi-A:ta eli D-metyylimalonyylikoentsyymi-A:ta. Entsyymi on tärkeä eräiden aminohappojen ja rasvahappojen aineenvaihdunnasa ja polyketidien biosynteesissä. Propionyylikoentsyymi-A-karboksylaasin EC-numero on EC 6.4.1.3 ja entsyymiä esiintyy niin esi- kuin aitotumaisissakin eliöissä.

Rakenne ja toiminta
Propionyylikoentsyymi-A-karboksylaasi on molekyylimassaltaan hyvin suurikokoinen entsyymi. Esimerkiksi ihmisen entsyymi on massaltaan noin 750 kDa. Rakenteeltaan propionyylikoentsyymi-A-karboksylaasi on dodekameeri, joka koostuu kuudesta α-alayksiköstä ja kuudesta β-alayksiköstä. Entsyymin β-yksiköt muodostavat onton sylinterimäisen rakenteen ja jokainen α-alayksiköistä on sitoutunut yhteen β-alayksikköön sylinterin reunalle. Toimiakseen propionyylikoentsyymi-A-karboksylaasi vaatii koentsyymikseen biotiinia ja magnesiumioneja. 

Entsyymiä esiintyy solujen mitokondrioissa. Propionyylikoentsyymi-A-karboksylaasin α-alayksikössä tapahtuu biotiinin karboksyloiminen. Alayksikkö sitoutuu ATP-molekyylin ja magnesiumionien muodostamaan kompleksiin ja hydrolysoi ATP:n ADP:ksi. Tässä reaktiossa vapautuvan energian avulla entsyymi katalysoi biotiinin ja vetykarbonaatti-ionin välistä reaktiota, jossa muodostuu karboksibiotiini. Eräs kantajaproteiini siirtää katalyyttisesti aktiivisen koentsyymin β-alayksikölle. Propionyylikoentsyymi-A-karboksylaasin β-alayksiköt katalysoivat karboksyyliryhmän siirtoa karboksibiotiinilta propionyylikoentsyymi-A:lle. Mekanismin osana on karbanionin muodostuminen propionyylikoentsyymi-A:sta.

Propionyylikoentsyymi-A-karboksylaasin puutteellinen toiminta on autosomeissa resessiivisesti periytyvä sairaus. Tämä johtaa propionyylikoentsyymi-A:n kertymiseen ihmisen elimistöön ja sitä kautta propionihappoasidemiaan. Vastasyntyneille lapsille tämä tila voi olla hengenvaarallinen.

Lähteet

Ligaasit