कोएंजाइम ए

कोएंजाइम A (CoA, SHCoA, CoASH) कोएंजाइम है, जो वसा अम्ल चयापचय के संश्लेषण और ऑक्सीकरण, और साइट्रिक एसिड चक्र में  पाइरूवेट के ऑक्सीकरण में अपनी भूमिका के लिए उल्लेखनीय है। आज तक अनुक्रमित सभी जीनोम उन एंजाइमों को एनकोड करते हैं जो कोएंजाइम A को सब्सट्रेट (रसायन विज्ञान) के रूप में उपयोग करते हैं, और लगभग 4% सेलुलर एंजाइम सब्सट्रेट के रूप में इसका (या थिओस्टर) का उपयोग करते हैं। मनुष्यों में, सीओए जैवसंश्लेषण के लिए सिस्टीन, पैंथोथेटिक अम्ल (विटामिन B5) और एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट (एटीपी) की आवश्यकता होती है। एसिटाइल रूप में, कोएंजाइम A  अत्यधिक बहुमुखी अणु है, जो उपचय और अपचय दोनों मार्गों में चयापचय कार्य करता है। एसिटाइल-सीओए का उपयोग पाइरुविक एसिड संश्लेषण और गिरावट के विभाजन को बनाए रखने और समर्थन करने के लिए पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज और कार्बोज़ाइलेस के अनुवादोत्तर विनियमन और एलोस्टेरिक विनियमन में किया जाता है।

संरचना की खोज
कोएंजाइम A की पहचान फ़्रिट्ज़ लिपमैन ने 1946 में की थी, जिसने बाद में इसे इसका नाम भी दिया। इसकी संरचना 1950 के दशक की शुरुआत में लिस्टर संस्थान, लंदन में लिपमैन और हार्वर्ड मेडिकल स्कूल और मैसाचुसेट्स जनरल अस्पताल के अन्य कर्मचारियों द्वारा मिलकर निर्धारित की गई थी। लिपमैन ने शुरू में जानवरों में एसिटाइल स्थानांतरण का अध्ययन करने का इरादा किया था, और इन प्रयोगों से उन्होंने  अनोखा कारक देखा जो एंजाइम अर्क में मौजूद नहीं था लेकिन जानवरों के सभी अंगों में स्पष्ट था। वह सुअर के जिगर से कारक को अलग करने और शुद्ध करने में सक्षम था और पता चला कि इसका कार्य  कोएंजाइम से संबंधित था जो कोलीन एसिटिलेशन में सक्रिय था। बेवर्ली गिरार्ड, नाथन ओ. कपलान और अन्य के साथ काम करके यह निर्धारित किया गया कि पैंटोथेनिक एसिड कोएंजाइम A का केंद्रीय घटक था।  एसीटेट के सक्रियण के लिए कोएंजाइम को कोएंजाइम A नाम दिया गया था। 1953 में, फ्रिट्ज़ लिपमैन ने सह-एंजाइम ए की खोज और मध्यस्थ चयापचय के लिए इसके महत्व के लिए फिजियोलॉजी या मेडिसिन में नोबेल पुरस्कार जीता।

जैवसंश्लेषण
कोएंजाइम A प्राकृतिक रूप से पैंटोथेनिक एसिड (विटामिन बी) से संश्लेषित होता है5), जो मांस, सब्जियां, अनाज, फलियां, अंडे और दूध जैसे भोजन में पाया जाता है। मनुष्यों और अधिकांश जीवित जीवों में, पैंटोथेनेट आवश्यक विटामिन है जिसके विभिन्न प्रकार के कार्य होते हैं।  इशरीकिया कोली  सहित कुछ पौधों और बैक्टीरिया में, पैंटोथेनेट को नए सिरे से संश्लेषित किया जा सकता है और इसलिए इसे आवश्यक नहीं माना जाता है। ये बैक्टीरिया अमीनो एसिड एस्पार्टेट और वेलिन बायोसिंथेसिस में  मेटाबोलाइट से पैंटोथेनेट को संश्लेषित करते हैं। सभी जीवित जीवों में, कोएंजाइम A को पांच-चरणीय प्रक्रिया में संश्लेषित किया जाता है जिसके लिए एटीपी, पैंटोथेनेट और सिस्टीन के चार अणुओं की आवश्यकता होती है। (रेखा - चित्र देखें): #  पैंटोथिनेट  (विटामिन बी5) एंजाइम पैंटोथेनेट किनेसे (PanK; CoaA; CoaX) द्वारा 4′-फॉस्फोपेंटोथेनेट में फॉस्फोराइलेट किया जाता है। यह सीओए जैवसंश्लेषण में प्रतिबद्ध कदम है और इसके लिए एटीपी की आवश्यकता होती है। # 4'-फॉस्फो-एन-पैंटोथेनॉयलसिस्टीन (पीपीसी) बनाने के लिए एंजाइम फ़ॉस्फ़ोपैंटोथेनॉयलसिस्टीन सिंथेटेज़ (पीपीसीएस; सीओएबी) द्वारा 4'-फॉस्फोपैंटोथेनेट में  सिस्टीन मिलाया जाता है। यह चरण एटीपी हाइड्रोलिसिस के साथ जुड़ा हुआ है। # पीपीसी को फ़ॉस्फ़ोपैंटोथेनॉयलसिस्टीन डिकार्बोक्सिलेज़ (पीपीसी-डीसी; सीओएसी) द्वारा 4'-फॉस्फोपेंटेथीन|4'-फॉस्फोपेंटेथीन में डीकार्बोक्सिलेट किया जाता है।
 * 1) 4′-फॉस्फोपेंटेथीन को एंजाइम पेंटेथीन-फॉस्फेट एडेनिलिलट्रांसफेरेज़ (COASY; PPAT; CoaD) द्वारा डीफॉस्फो-सीओए बनाने के लिए एडिनाइलेटेड (या अधिक उचित रूप से, एडिनाइलेशन) किया जाता है।
 * 2) अंत में, डेफॉस्फो-सीओए को एंजाइम डीफॉस्फो-सीओए काइनेज (COASY, DPCK; CoaE) द्वारा कोएंजाइम A में फॉस्फोराइलेट किया जाता है। इस अंतिम चरण के लिए एटीपी की आवश्यकता होती है। कोष्ठक में एंजाइम नामकरण संक्षिप्ताक्षर क्रमशः स्तनधारी, अन्य यूकेरियोटिक और प्रोकैरियोटिक एंजाइमों का प्रतिनिधित्व करते हैं। स्तनधारियों में चरण 4 और 5 COASY नामक द्विकार्यात्मक एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होते हैं। यह मार्ग उत्पाद निषेध द्वारा नियंत्रित होता है। सीओए पैंटोथेनेट किनेज़ के लिए  प्रतिस्पर्धी अवरोधक है, जो आम तौर पर एटीपी को बांधता है। कोएंजाइम A, तीन एडीपी,  मोनोफॉस्फेट और  डाइफॉस्फेट जैवसंश्लेषण से प्राप्त होते हैं।

जब इंट्रासेल्युलर कोएंजाइम A का स्तर कम हो जाता है और डे नोवो मार्ग ख़राब हो जाता है, तो कोएंजाइम A को वैकल्पिक मार्गों के माध्यम से संश्लेषित किया जा सकता है। इन मार्गों में, 4'-फॉस्फोपेंटेथीन|4'-फॉस्फोपेंटेथीन का उत्पादन करने के लिए कोएंजाइम A को भोजन जैसे बाहरी स्रोत से प्रदान करने की आवश्यकता होती है। ्टोन्यूक्लियोटाइड पाइरोफॉस्फेट (ईएनपीपी) कोएंजाइम A को 4′-फॉस्फोपेंटेथीन, जीवों में स्थिर अणु में विघटित करता है। एसाइल वाहक प्रोटीन | एसाइल वाहक प्रोटीन (एसीपी) (जैसे एसीपी सिंथेज़ और एसीपी डिग्रेडेशन) का उपयोग 4′-फॉस्फोपेंटेथीन के उत्पादन के लिए भी किया जाता है। यह मार्ग कोशिका में 4′-फॉस्फोपेंटेथीन को फिर से भरने की अनुमति देता है और एंजाइम, पीपीएटी और पीपीसीके के माध्यम से कोएंजाइम A में रूपांतरण की अनुमति देता है।

व्यावसायिक उत्पादन

कोएंजाइम A का उत्पादन व्यावसायिक रूप से खमीर से निष्कर्षण के माध्यम से किया जाता है, हालांकि यह अप्रभावी प्रक्रिया है (लगभग 25 मिलीग्राम/किलोग्राम उपज) जिसके परिणामस्वरूप  महंगा उत्पाद बनता है। सीओए को कृत्रिम या अर्ध-कृत्रिम रूप से उत्पादित करने के विभिन्न तरीकों की जांच की गई है, हालांकि कोई भी वर्तमान में औद्योगिक पैमाने पर काम नहीं कर रहा है।

फैटी एसिड संश्लेषण
चूंकि कोएंजाइम A, रासायनिक दृष्टि से, थिओल है, यह कार्बोज़ाइलिक तेजाब के साथ प्रतिक्रिया करके थायोएस्टर बना सकता है, इस प्रकार  एसाइल समूह वाहक के रूप में कार्य करता है। यह फैटी एसिड को  कोशिका द्रव्य  से माइटोकॉन्ड्रिया में स्थानांतरित करने में सहायता करता है। एसाइल समूह ले जाने वाले कोएंजाइम A के  अणु को  एसाइल सीओए  भी कहा जाता है। जब यह एसाइल समूह से जुड़ा नहीं होता है, तो इसे आमतौर पर 'सीओएएसएच' या 'एचएससीओए' कहा जाता है। यह प्रक्रिया कोशिकाओं में फैटी एसिड के उत्पादन को सुविधाजनक बनाती है, जो कोशिका झिल्ली संरचना में आवश्यक हैं।

कोएंजाइम A फॉस्फोपेंटेथिन  समूह का भी स्रोत है जिसे एसाइल कैरियर प्रोटीन और फॉर्माइलटेट्राहाइड्रोफोलेट डिहाइड्रोजनेज जैसे प्रोटीन में कृत्रिम समूह के रूप में जोड़ा जाता है।

ऊर्जा उत्पादन
कोएंजाइम A पांच महत्वपूर्ण कोएंजाइमों में से है जो साइट्रिक एसिड चक्र के प्रतिक्रिया तंत्र में आवश्यक हैं। इसका एसिटाइल-कोएंजाइम A फॉर्म साइट्रिक एसिड चक्र में प्राथमिक इनपुट है और ग्लाइकोलाइसिस,  एमिनो एसिड  चयापचय और फैटी एसिड बीटा ऑक्सीकरण से प्राप्त होता है। यह प्रक्रिया शरीर की प्राथमिक अपचय है और कार्बोहाइड्रेट, अमीनो एसिड और लिपिड जैसे कोशिका के निर्माण खंडों को तोड़ने के लिए आवश्यक है।

विनियमन

जब अतिरिक्त ग्लूकोज होता है, तो फैटी एसिड के संश्लेषण के लिए साइटोसोल में कोएंजाइम A का उपयोग किया जाता है। यह प्रक्रिया एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज़ के विनियमन द्वारा कार्यान्वित की जाती है, जो फैटी एसिड संश्लेषण में प्रतिबद्ध कदम को उत्प्रेरित करती है। इंसुलिन एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज को उत्तेजित करता है, जबकि एपिनेफ्रीन  और ग्लूकागन इसकी गतिविधि को रोकते हैं। कोशिका भुखमरी के दौरान, कोएंजाइम A संश्लेषित होता है और साइटोसोल में फैटी एसिड को माइटोकॉन्ड्रिया तक पहुंचाता है। यहां, ऑक्सीकरण और ऊर्जा उत्पादन के लिए एसिटाइल-सीओए उत्पन्न होता है। साइट्रिक एसिड चक्र में, कोएंजाइम A एंजाइम पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज की उत्तेजना में एलोस्टेरिक नियामक के रूप में काम करता है।

एंटीऑक्सीडेंट कार्य और विनियमन
कोएंजाइम A के नवीन एंटीऑक्सीडेंट कार्य की खोज सेलुलर तनाव के दौरान इसकी सुरक्षात्मक भूमिका पर प्रकाश डालती है। ऑक्सीडेटिव और चयापचय तनाव के अधीन स्तनधारी और जीवाणु कोशिकाएं कोएंजाइम A द्वारा प्रोटीन सिस्टीन अवशेषों के सहसंयोजक संशोधन में महत्वपूर्ण वृद्धि दिखाती हैं। <संदर्भ नाम = त्सुचिया 1909-1937> इस प्रतिवर्ती संशोधन को प्रोटीन सहसंयोजन (प्रोटीन-एस-एससीओए) कहा जाता है, जो सिस्टीन अवशेषों के थियोल के अपरिवर्तनीय ऑक्सीकरण को रोककर एस-ग्लूटाथियोनाइलेशन | प्रोटीन एस-ग्लूटाथियोनाइलेशन के समान भूमिका निभाता है।

एंटी-कोएंजाइम A एंटीबॉडी का उपयोग करना रेफरी> और तरल क्रोमैटोग्राफी अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री (तरल क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री | एलसी-एमएस/एमएस) पद्धतियों, तनावग्रस्त स्तनधारी और जीवाणु कोशिकाओं से 2,000 से अधिक सहसंबद्ध प्रोटीन की पहचान की गई। रेफरी नाम= :1 > इनमें से अधिकांश प्रोटीन सेलुलर चयापचय और तनाव प्रतिक्रिया में शामिल हैं। विभिन्न शोध अध्ययनों ने प्रोटीन के कोएंजाइम A-मध्यस्थता विनियमन को समझने पर ध्यान केंद्रित किया है। प्रोटीन सहसंयोजन पर, विभिन्न प्रोटीनों (जैसे मेटास्टेसिस सप्रेसर NME1, PRDX5, ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज, अन्य) की उत्प्रेरक गतिविधि में अवरोध की सूचना मिलती है। <रेफ नाम = त्सुचिया 1909-1937 /> प्रोटीन की गतिविधि को बहाल करने के लिए, एंटीऑक्सिडेंट एंजाइम जो कोएंजाइम A और प्रोटीन सिस्टीन अवशेषों के बीच डाइसल्फ़ाइड बंधन को कम करते हैं,  महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इस प्रक्रिया को प्रोटीन डीकोलेशन कहा जाता है। अब तक, दो जीवाणु प्रोटीन, थिओरेडॉक्सिन ए और थिओरेडॉक्सिन-जैसे प्रोटीन (YtpP), को डीकोएलेट प्रोटीन दिखाया गया है।

जैविक अनुसंधान में उपयोग
कोएंजाइम A विभिन्न रासायनिक आपूर्तिकर्ताओं से मुक्त एसिड और लिथियम या सोडियम लवण के रूप में उपलब्ध है। कोएंजाइम A का मुक्त एसिड पता लगाने योग्य रूप से अस्थिर है, -20 डिग्री सेल्सियस पर संग्रहीत होने पर 6 महीने के बाद लगभग 5% गिरावट देखी जाती है। और 37°C पर 1 महीने के बाद पूर्ण गिरावट के करीब। सीओए के लिथियम और सोडियम लवण अधिक स्थिर होते हैं, विभिन्न तापमानों पर कई महीनों में नगण्य गिरावट देखी जाती है। कोएंजाइम A के जलीय घोल पीएच 8 से ऊपर अस्थिर होते हैं, 25 डिग्री सेल्सियस और पीएच 8 पर 24 घंटों के बाद 31% गतिविधि खो जाती है। पीएच 2-6 पर जमने पर सीओए स्टॉक समाधान अपेक्षाकृत स्थिर होते हैं। सीओए गतिविधि हानि का प्रमुख मार्ग संभवतः सीओए का सीओए डाइसल्फ़ाइड्स में वायु ऑक्सीकरण है। सीओए मिश्रित डाइसल्फ़ाइड्स, जैसे सीओए-एस-एस-ग्लूटाथियोन, आमतौर पर सीओए की व्यावसायिक तैयारियों में प्रदूषक माने जाते हैं। मुक्त सीओए को सीओए डाइसल्फ़ाइड से पुनर्जीवित किया जा सकता है और डाइथियोथेरिटॉल या 2-मर्केप्टोइथेनाल जैसे कम करने वाले एजेंटों के साथ सीओए डाइसल्फ़ाइड को मिश्रित किया जा सकता है।

कोएंजाइम A-सक्रिय एसाइल समूहों की गैर-विस्तृत सूची

 * एसिटाइल कोआ
 * फैटी एसाइल-सीओए (सभी फैटी एसिड का सक्रिय रूप; केवल सीओए एस्टर मोनो-, डी-, और ट्राईसिलग्लिसरॉल संश्लेषण, कार्निटाइन पामिटॉयल ट्रांसफरेज़ और कोलेस्ट्रॉल एस्टरीफिकेशन जैसी महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाओं के लिए सब्सट्रेट हैं)
 * प्रोपियोनील-सीओए
 * ब्यूटिरिल-सीओए
 * मिरिस्टॉयल-सीओए
 * क्रोटोनील-सीओए
 * एसिटोएसिटाइल-सीओए
 * कौमारॉयल-कोएंजाइम A|कौमारोयल-सीओए (flavonoid और स्टिलबेनॉइड जैवसंश्लेषण में प्रयुक्त)
 * बेन्ज़ोयल सीओए
 * फेनिलएसिटिल-सीओए
 * एसाइल डाइकारबॉक्सिलिक अम्ल से प्राप्त होता है
 * malonyl सीओए (फैटी एसिड जैवसंश्लेषण और पॉलीकेटाइड जैवसंश्लेषण में श्रृंखला बढ़ाव में महत्वपूर्ण)
 * succinyl सीओए (हीम जैवसंश्लेषण में प्रयुक्त)
 * हाइड्रोक्सीमिथाइलग्लूटरीएल-सीओए (आइसोप्रेनॉइड जैवसंश्लेषण में प्रयुक्त)
 * पिमेलेट|पिमेलिल-सीओए (बायोटिन जैवसंश्लेषण में प्रयुक्त)