Language
Country/Area
No result found
從植物到人類：ATP檸檬酸裂解酶如何在不同生物中發揮神奇作用？
ATP檸檬酸裂解酶（ATP citrate lyase, ACLY）是一種在動物體內催化脂肪酸生物合成的重要酶。它通過將檸檬酸轉變為乙酰輔酶A，將碳水化合物代謝（以檸檬酸為中介）與脂肪酸生物合成（消耗乙酰輔酶A）聯繫起來。這種酶在植物中則生成細胞質中的乙酰輔酶A，作為數千種專屬代謝物的前體，包括蠟、固醇和聚酮類。
ATP檸檬酸裂解酶是許多組織中合成細胞質乙酰輔酶A的主要酶。
功能
在動物中， ATP檸檬酸裂解酶的產物乙酰輔酶A用於多條重要的生物合成途徑，包括脂肪生成和膽固醇生成。此酶受到胰島素的激活。在植物中，ATP檸檬酸裂解酶產生細胞質中合成的代謝物所需的乙酰輔酶A，因為乙酰輔酶A無法跨越植物的亞細胞膜。這些專屬代謝物包括：延長脂肪酸（用於種子油、膜磷脂質、鞘脂質的神經酰胺部分、表皮、表層和次生物質）；類黃酮；馬來酸；乙酰化酚類、鹼類、異戊二烯類、花青素和糖類；以及以美伐醇為先導的異戊二烯類化合物（如倍半萜、固醇、油菜素類）；馬來酸和酰基衍生物（d-氨基酸、馬來酸化類黃酮、酰基化、萜基化和馬來酸化蛋白質）。植物中的去新合成脂肪酸發生在葉綠體，因此ATP檸檬酸裂解酶對這一途徑來說並不相關。
反應過程
ATP檸檬酸裂解酶催化檸檬酸和輔酶A（CoA）轉化為乙酰輔酶A和草酰乙酸，該過程由ATP水解驅動。在ATP和CoA的存在下，檸檬酸裂解酶催化檸檬酸的裂解，生成乙酰輔酶A、草酰乙酸、腺苷二磷酸（ADP）和無機磷酸鹽（Pi）:
citrate + ATP + CoA → oxaloacetate + Acetyl-CoA + ADP + Pi
位置
該酶在植物和動物中都是細胞質中的。
結構
該酶由兩個亞基組成，廣泛存在於綠色植物（包括綠藻、苔蘚、松科、單子葉植物及雙子葉植物）、真菌、藍藻、衣藻以及原核生物中。動物的ATP檸檬酸裂解酶為同源四聚體。據推測，ACLA和ACLB基因的融合發生在這一生物界的早期進化史中。
人類的ATP檸檬酸裂解酶擁有N端的檸檬酸結合域，該結構展現了Rossmann摺疊，在其後是CoA結合域和CoA連接酶域，最後是C端的檸檬酸合成酶域。
在2010年，通過X射線衍射確定了截短人體檸檬酸裂解酶的結構，而在2019年則確定了完整結構，顯示它與底物輔酶A、檸檬酸和Mg.ADP的相互作用，分辨率達到3.2 Å。此外，與抑制劑結合的完整結構也得到了呈現，採用低溫電子顯微鏡技術，分辨率為3.7 Å。來自綠硫菌Chlorobium limicola和古菌Methanosaeta concilii的異源性ACLY-A/B結構顯示ACLY的架構在進化上保持保守。
藥理學
這種酶的作用可以被bempedoic酸的輔酶A結合物抑制，bempedoic酸是一種用來降低人類低密度脂蛋白膽固醇的化合物。該藥物在2020年2月得到了美國食品藥品監督管理局的批准。
結論
ATP檸檬酸裂解酶在植物和動物中的功能差異展現了生命代謝的演化過程。面對未來，科學界仍然面臨著一個問題：這一酶的功能是否會隨著環境的變化而持續演變，進而影響生物體的代謝適應性？
