Cofacteurs
Coenzymes de transfert
Coenzyme A (CoA)

Le groupe acyle ($\ce{-C(=O)-}$) est un groupe dérivé d’un acide carboxylique ($\ce{R-C(=O)OH}$ par perte du groupes hydroxyle ($\ce{OH}$).

Groupes alkyle
Nombre de carbone	1	2	3	4	5	6
Nom	Méthyl	Éthyl	Propyl	Butyl	Pentyl	Hexyl
Nombre de carbone	7	8	9	10	11	12
Nom	Heptyl	Octyl	Nonyl	Décyl	Undécyl	Dodécyl

ll est constitué d’un groupe carbonyle ($\ce{-C=O}$) lié à un groupe organique R constitué le plus souvent par :

• un groupe alkyle, i.e. $\ce{C_nH_{2n + 1}}$, méthyl, éthyle…
• un groupe aryle, groupe fonctionnel qui dérive d'un hydrocarbure aromatique (arène) par remplacement d'un hydrogène sur le cycle aromatique comme le groupe phényle ($\ce{C6H5-}$ ou Ph) ou naphtyle ($\ce{C10H7-}$),
• un hydrogène, groupe formyle ($\ce{−CH=O}$).

Le groupe acyle joue un rôle clé dans de nombreuses réactions métaboliques de substitution, de transfert d'acyle et dans le métabolisme cellulaire, via l’acétyl-CoA,…

Structure de la CoA

La structure de la CoA a été élucidée en 1947 par Fritz Lippmann (1899-1986), qui lui a donné le nom de coenzyme-A, ce qui lui valut le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1953 pour « sa découverte de la coenzyme A et son importance pour le métabolisme intermédiaire ».

1. La CoA est une conenzyme composée par :

• l'adénosine phosphate 3', adénosine dont le ribose est phosphorylé sur son carbone 3',
• un PPi (pyrophosphate ou diphosphate) qui phosphoryle le carbone 5' du ribose,
• l'acide pantothénique (vitamine B₅), amide de l'acide pantoïque (acide α,γ,dihydroxy-ββ-diméthylbutyrique) et de la β-alanine,
• la cystéamine (2-amino-éthanethiol ou mercaptoéthylamine), $\ce{NH2-CH3- CHSH}$).

Remarque : l'acide panthothénique, la cystéamine et un seul groupe phosphate forme la phosphopanthéine, groupe prosthétique qui est retrouve dans les ACP (Acyl Carrier Protein)..

La CoA est alors formée de ce groupe prosthétique et de l'adénosine 3',5' diphosphate.

2. La partie active de la molécule est représentée par le groupe SH d'où l'abréviation " CoASH " ou " HSCoA " utilisée dans le symbolisme des réactions.

• Ce groupe peut se fixer sur les groupes acyle ($\ce{R-C=O}$), en présence d'ATP qui apporte l'énergie nécessaire.
• Il se forme une liaison " riche en énergie ", la liaison thioester ($\ce{R–S–CO–R'}$), entre $\ce{-SH}$ et $\ce{-C=O}$, dont l'hydrolyse est exergonique ($\ce{\Delta G_O}$ de -31 KJ mole^-1 ou -7, 4 Kcal mole^-1).

$\ce{R-COOH + HSCoA}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{R-CO-S-CoA + H2O}$

Biosynthèse de la CoA

La CoA est biosynthétisée en 5 étapes à partir de l'acide pantothénique (vitamine B₅), ou plutôt du panthoténate, sa base conjuguée, et de la cystéine.

Chez les plantes et certaines bactéries, le pantothénate est synthétisé à partir de l'aspartate et d'un métabolite de la biosynthèse de la valine, l' α-α-cétoisovalérate (Biosynthesis of Pantothenic Acid and Coenzyme A 2007).

Cette synthèse nécessite 4 ATP.

1. Le pantothénate est phosphorylé en 4'-phosphopantothénate par la pantothénate kinase (PanK chez les mammifères, CoaA, ank CoaX chez les bactéries), EC 2.7.1.33, réaction qui nécessite un ATP.

2. Une molécule de cystéine est ajoutée au 4'-phosphopantothénate (PPC) pour former la 4'-phospho-N-pantothénoylcystéine (PPC) par la phosphopantothénoylcystéine ligase ou synthétase (PPCS), EC 6.3.2.5, réaction qui nécessite un ATP.

3. La PPC est décarboxylée en 4'-phosphopantéthéine (PPT) par action de la phosphopantothénoylcystéine décarboxylase (PPCDC, CoaB), EC 4.1.1.36.

4. La 4'-phosphopantéthéine est adénylatée (ou plutôt AMPylaté, ajout de l'adénosine monophosphate) pour former le déphospho-CoA par la phosphopantéthéine adénylyl transférase (PPAT, CoaC), EC 2.7.7.3.

Cette réaction est particulière dans le sens que l’ATP est utilisé pour transférer un AMP à la phosphopantéthéine, formant ainsi une liaison riche en énergie.

5. Le déphospho-CoA est finalement phosphorylé en coenzyme A par la déphosphocoenzyme A kinase (DPCK, CoaD/E), EC 2.7.1.24, réaction qui nécessite un ATP.

Remarque : les termes CoaB, C, D et E varient suivant les nomemclatures, par exemple chez E. coli, CoaB et CoaC sont sur le même polypeptide, donc parfois on appelle l'ensemble CoaB par abus de langage.

Régulation de la CoA

1. Lors de concentrations élevées en glucose, la coenzyme A est utilisée pour la synthèse des acides gras dans le cytoplasme.

• Cette régulation est le fait de de l'acétyl-CoA carboxylase, qui catalyse la première étape dans la synthèse des acides gras, pour obtenir du malonyl-CoA à partir de l'acétyl-CoA.
• L'insuline stimule l'acétyl-CoA carboxylase, tandis que l'épinéphrine et le glucagon inhibent son activité.

2. Lors de concentrations basses en glucose, la coenzyme A est synthétisée et transporte les acides gras du cytosol vers les mitochondries. L'acétyl-CoA est généré pour l'oxydation et la production d'énergie.

Acyl-CoA