Funkcije

Funkcije vitamina B5 su:

• Proizvodnja energije
• Sinteza važnih molekula
• Modifikacije proteina

Pantotenska kiselina je sastavna komponenta koenzima A (eng. Coenzyme A, CoA) i proteina nosača acila (eng. Acyl Carrier Protein, ACP), čija je glavna funkcija prijenos acilnih skupina. CoA i ACP su tako uključeni u brojne metaboličke puteve kao što je metabolizam ugljikohidrata, proteina i lipida, a potrebni su i za sintezu lipida, neurotransmitera, steroidnih hormona, porfirina i hemoglobina. Također, pantotenska kiselina u obliku CoA je potrebna za procese acilacije i acetilacije, koji su, na primjer, uključeni u aktivaciju i deaktivaciju raznih enzima i prijenos signala u stanici.^[1-11]

Proizvodnja energije

Pantotenska kiselina kao dio CoA ima ključnu ulogu u oslobađanju energije iz ugljikohidrata i masti. CoA stvara visokoenergetske tioesterske veze s karboksilnim kiselinama, koje prenosi na mjesta gdje su one potrebne, što zapravo predstavlja način prijenosa ugljikovih atoma unutar stanice. Jedna od važnijih karboksilnih kiselina je octena kiselina (prijenos 2 ugljika), a spoj je poznat kao acetil-CoA. Acetil-CoA nastaje tijekom oksidacije piruvata ili masnih kiselina, ali također može nastati i iz acetata uz pomoć enzima acetil CoA sintetaze. Međutim, CoA može tvoriti veze i s drugim karboksilnim kiselinama, kao što je malonska (prijenos 3 ugljika), propanska (prijenos 3 ugljika), metilmalonska (prijenos 4 ugljika) i sukcinska kiselina (prijenos 4 ugljika).^[1-11]

CoA je potreban za dobivanje energije u ciklusu limunske kiseline, koji je zajednički konačni put oksidacije molekula kojim dobivamo energiju. U metabolizmu ugljikohidrata nastaje piruvat koji reagira s CoA tijekom procesa oksidativne dekarboksilacije pri čemu nastaje acetil-CoA, koji dalje ulazi u ciklus limunske kiseline. Točnije, acetil-CoA kondenzira s oksaloacetatom i nastaje limunska kiselina, po čemu je i ciklus dobio ime. Također, intermedijer ciklusa limunske kiseline, α-ketoglutarat, reagira s CoA i oksidativno se dekarboksilira u sukcinil-CoA, koji pruža energiju za fosforilaciju gvanozin-difosfata (eng. Guanosine-Diphosphate, GDP). Fosforilacijom GDP nastaje gvanozin-trifosfat (eng. Guanosine-Triphosphate, GTP), jedna od molekula zaslužnih za prijenos energije unutar stanice. CoA sudjeluje i u β–oksidaciji masnih kiselina te oksidaciji aminokiselina, pri čemu nastaje acetil-CoA koji dalje ulazi u ciklus limunske kiseline. Možemo vidjeti da je CoA izuzetno važan za uspješnu oksidaciju molekula i dobivanje energije iz njih.^[1-11]

Sinteza važnih molekula

Pantotenska kiselina, kao dio CoA, je važna za sintezu lipida (npr. sfingolipida, fosfolipida), sterola (npr. kolesterola), hormona(npr. hormona rasta, stresa i spolnih hormona), neuroprijenosnika (npr. acetilkolina), porfirina (sastavna komponenta hemoglobina) i antitijela. Na primjer, biosinteza kolesterola započinje kondenzacijom dvije molekule acetil-Coa pri čemu nastaje acetoacetil-CoA. Acetoacetil-CoA reagira s trećom molekulom acetil-CoA pri čemu nastaje β-hidroksi-β-metil-glutaril-CoA (eng. β-Hydroxy-β-Methyl-Glutaryl-CoA, HMG-CoA) koji se reducira u mevalonsku kiselinu iz koje dalje nastaje kolesterol. Kolesterol se dalje koristi za sintezu vitamina D, steroidnih hormona (npr. kortisol i aldosteron) i spolnih hormona (npr. progesteron, estrogeni i testosteron). Acetil-CoA je potreban i za sintezu neuroprijenosnika acetilkolina iz kolina i za pretvorbu serotonina u melatonin, a sukcinil-CoA, nastao u ciklusu limunske kiseline, može reagirati s glicinom i stvoriti δ-aminolevulinsku kiselinu, koja je prekursor porfirinskog prstena hemoglobina i citokroma. Već smo napomenuli da je CoA bitan za otpuštanje energije iz masti, no on je jednako važan i za sintezu masnih kiselina. CoA u obliku acetil-CoA je početna molekula u sintezi masnih kiselina, odnosno, prvi korak u sintezi masnih kiselina predstavlja kondenzacija acetil-CoA s CO₂, pri čemu nastaje malonil-CoA. Također, bitan dio multienzimskog kompleksa, sintaze masnih kiselina, je i ACP u kojem se pantotenska kiselina nalazi u obliku 4-fosfopanteteina (njegova je prostetička skupina). Acilne skupine s acetil-CoA i malonil-CoA se prenose na ACP i kovalentno se za njega vežu te međusobno reagiraju pri čemu nastaje acetoacetil-ACP, uz oslobađanje CO₂. Acetoacetil-CoA se dalje reducira i dehidratira u butiril-ACP koji opet reagira s malonil-ACP čime se ponavljaju opisane reakcije koje predstavljaju proces sinteze masnih kiselina. Masne kiseline su bitne za daljnju sintezu lipida, kao što su sfingolipidi, sastavni dijelovi mijelina, i fosfolipidi, sastavni dijelovi staničnih membrana.^[1-11]

Modifikacije proteina

Pantotenska kiselina u obliku CoA je od iznimne važnosti u procesima modifikacija proteina, odnosno CoA je zaslužan za reakcije acetilacije i acilacije različitih vrsta proteina (G-proteina, histona, α-tubulina, β-endorfina,…). U nekim su slučajevima promjene na proteinima kotranslacijske što znači da se događaju tijekom sinteze proteina na ribosomu, dok se posttranslacijske modifikacije događaju nakon sinteze.^[1-11]

Acetilacija proteina, odnosno dodatak acetilne skupine na protein, utječe na njihovu trodimenzionalnu strukturu i time se može promijeniti sama funkcija proteina. Acetilacijom proteina se tako sprječava njihova razgradnja, a acetilacija ima ulogu i u staničnoj diobi te replikaciji DNA. Također, utječe na aktivnost enzima, vezanje na DNA i interakcije proteina te ekspresiju gena tako što potpomaže u transkripciji glasničke RNA (eng. Messenger RNA, mRNA). Na primjer, acetilacija β-endorfina regulira biološku aktivnost ovog neuroprijenosnika, točnije acetilacijom se on deaktivira, dok se mikrotubuli, koji se sastoje od polimeriziranih α– i β-tubulina, stabiliziraju acetilacijom, a destabiliziraju deacetilacijom. Također, jedan od načina regulacije transkripcije gena i sinteze proteina uključuje promjenu strukture kromatina, odnosno ovi procesi se reguliraju acetilacijom/deacetilacijom histona, posebnih proteina koji izgrađuju nukleosome, sastavne dijelove kromosoma.^[1-11]

Veliki broj proteina se modificira dodatkom dugolančanih masnih kiselina, a sam proces se naziva acilacija. Acilacijom se kovalentno vežu masne kiseline na protein i time se mijenja polarnost i jača se veza aciliranog proteina s membranama. Također, acilacija na amino kraju štiti protein od razgradnje, a uključena je i u procese stanične signalizacije. Najčešće masne kiseline koje se vežu na proteine su miristinska i palmitinska kiselina. Neki od proteina na koje utječe acilacija su: G protein (prijenos signala u stanici), rodopsin kinaza (važna za noćni vid, vidjeti vitamin A), faktori ADP-ribozilacije (vezikularni transport), proteini imunološkog i živčanog sustava, mnogi receptori na plazma membrani i mnogi drugi. Također, acetilacije i acilacije su bitne za metabolizam nekih lijekova.^[1-11