Kyselina oxaloctová (známa aj ako OAA, z anglického oxaloacetic acid) je kryštalická organická zlúčenina, ktorej vzorec je HO2CC(O)CH2CO2H. Konjugovaná báza kyseliny oxaloctovej, nazývaná oxalacetát alebo oxaloctan, je metabolickým medziproduktom v mnohých procesoch u živočíchov a rastlín. Účastní sa glukoneogenézy, močovinového cyklu, glyoxylátového cyklu, syntézy aminokyselín, syntézy mastných kyselín a citrátového cyklu.
Vlastnosti Kyselina oxaloctová je dikarboxylová ketokyselina. Postupne sa deprotonuje za vzniku dianiónu:
HO2CC(O)CH2CO2H ⇌ −O2CC(O)CH2CO2H + H+, pKa = 2.22 −O2CC(O)CH2CO2H ⇌ −O2CC(O)CH2CO2− + H+, pKa = 3.89
Pri vysokom pH sa ionizuje i enolizovateľný protón:
−O2CC(O)CH2CO2− ⇌ −O2CC(O−)CHCO2− + H+, pKa = 13.03
Enol formy kyseliny oxaloctovej sú veľmi stabilné, dokonca má každý z nich iný bod topenia (152 °C pre cis izoformu a 184 °C pre trans izoformu). Reakcia je katalyzovaná oxalacetáttautomerázou. trans-enol-oxalacetát vzniká i pôsobením fumarázy na kyselinu vínnu.
stred|náhľad|450x450bod|Oxalacetáttautomeráza katalyzuje vznik enol-oxalacetátu. Na obrázku je trans izoforma.
Biosyntéza Oxalacetát sa v prírode vytvára niekoľkými spôsobmi. Hlavným spôsobom je oxidácia L-malátu, ktorá je katalyzovaná malátdehydrogenázou v citrátovom cykle. Malát sa takisto oxiduje sukcinátdehydrogenázou za vzniku enol-oxalacetátu, reakcia je však pomalá.
Takisto vzniká kondenzáciou pyruvátu s kyselinou uhličitou poháňanou hydrolýzou ATP:
CH3C(O)CO2− + HCO3− + ATP → −O2CCH2C(O)CO2− + ADP + Pi
Táto reakcia prebieha v listovom mezofyle rastlín. Jej medziproduktom je fosfoenolpyruvát a katalyzuje ju fosfoenolpyruvátkarboxyláza.
Oxalacetát môže vznikať i transamináciou či deamináciou kyseliny asparágovej.
Biochemický význam Oxalacetát je intermediátom v citrátovom cykyle, kde reaguje s acetylkoenzýmom A za vzniku citrátu (kyseliny citrónovej). Reakciu katalyzuje citrátsyntáza. Takisto sa nachádza v glukoneogenéze, glyoxylátovom cykle, syntézy aminokyselín a syntézy mastných kyselín. Oxalacetát je silný inhibítor komplexu II (sukcinátdehydrogenázy).
Glukoneogenéza Glukoneogenéza je metabolická dráha, ktorej výsledkom je glukóza syntetizovaná z látok iných, než sacharidov. Začiatok tohto procesu prebieha v mitochondriálnej matrix, kde sa nachádzajú molekuly pyruvátu. Pyruvát je karboxylovaný pomocou pyruvátkarboxylázy aktivovanej molekulami ATP a vodou. V tejto reakci vyzniká oxalacetát. Ten je následne redukovaný pomocou NADH za vzniku malátu. Vďaka tejto zmene je možný transport molekuly mimo mitochondrie. Až je malát v cytosóle, oxiduje sa naspäť na oxalacetát pomocou NAD+. Oxalacetát ostáva v cytosóle, kde následne prebehne zvyšok reakcií glukoneogenézy. Oxalacetát je dekarboxylovaný a fosforylovaný pomocou fosfoenolpyruvátkarboxykinázy, pričom z neho vzniká 2-fosfoenolpyruvát. Zdrojom fosfátu je GTP (guanozíntrifosfát). Ďalším sledom reakcií, väčšinou zhodných s glykolýzou (ale v opačnom smere) sa získa glukóza.
Močovinový cyklus Močovinový cyklus je metabolická dráha, ktorá vedie k tvorbe močoviny z dvoch molekúl amoniaku a jednej molekuly uhličitanu. Tento proces bežne prebieha v hepatocytoch (bunkách pečene). Reakcie súvisiace s močovinovým cyklom produkujú NADH, ktorý je možné vyprodukovať dvomi spôsobmi. Jeden z nich využíva oxalacetát. V cytosóle sú prítomné molekuly fumarátu, ktorý je možné premeniť na malát pomocou fumarázy. Malát sa následne premení na oxalacetát pomocou malátdehydrogenázy, pričom vzniká NADH. Vzniknutý oxalacetát sa recykluje a vzniká aspartát, keďže transaminázy preferujú ketokyseliny ako svoj strubstrát. Tým je zároveň zariadený prívod dusíku do bunky. Aspartát sa takisto účastní močovinového cyklu. stred|náhľad|317x317bod|Vzťah medzi kyselinami oxaloctovou (oxalacetátom), jablčnou (malátom) a asparágovou (aspartátom).
Glyoxylátový cyklus Glyoxylátový cyklus je variant citrátového cyklu. Je to anabolická dráha prebiehajúca v rastlinách a baktériách využívajúca enzýmy izocitrátlyáza a malátsyntáza. Niektoré medzikroky cyklu sú odlišné oproti citrátovému cyklu, oxalacetát má však v oboch cykloch rovnakú funkciu. Oxalacetát teda reaguje ako prvý reaktant a vzniká ako posledný produkt i v glyoxylátovom cykle. Celkovým ziskom v glyoxylátovom cykle je vlastne jedna molekula oxalacetátu, pretože do cyklu vstupujú dve molekuly acetylkoenzýmu A.
Syntéza mastných kyselín Počas syntézy mastných kyselín je acetylkoenzým A presunutý z mitochondrie do cytoplazmy, kde sa nachádza enzým syntáza mastných kyselín. Acetylkoenzým A je transportovaný z matrixu mitochondrie v podobe citrátu, ktorý vzniká reakciou acetylkoenzýmu A s oxalacetátom. Táto reakcia je zvyčajne prvou reakciou citrátového cyklu, ale ak nie je nutný zisk energie, tak sa citrát presúva do cytoplazmy, kde sa opäť rozkladá na acetylkoenzým A a oxalacetát. Vďaka tomu môže začať syntéza mastných kyselín.
Iná časť cyklu využíva NADPH na syntézu mastných kyselín. Časť tohto redukčného činidla sa získava pri presune oxalacetátu z cytosólu do mitochondrie, pričom vnútorná vrstva mitochondrie nesmie byť pre oxalacetát priepustná. Oxalacetát sa najprv redukuje na malát pomocou NADH a malát sa potom dekarboxyluje na pyruvát. Pyruvát môže prejsť do mitochondrie, kde sa opäť karboxyluje (za účasti uhličitanu) na oxalacetát pomocou pyruvátkarboxylázy.
Týmto spôsobom je počas presunu acetylkoenzýmu A z mitochondrie do cytoplazmy produkovaná molekula NADH. Celkovou reakciou, ktorá je spontánna, je teda:
HCO3– + ATP + acetyl-CoA → ADP + Pi + malonyl-CoA
Syntéza aminokyselín Štyri esenciálne aminokyseliny a dve neesenciálne aminokyseliny sú syntetizované z oxalacetátu. Z oxalacetátu sa transamináciou tvorí aspartát pomocou aspartátaminotransferázy. Z aspartátu sú následne syntetizované asparagín, metionín, lyzín a treonín. Z treonínu sa ďalej syntetizuje izoleucín. Bez oxalacetátu by teda syntéza týchto aminokyselín vôbec nemohla prebehnúť, keďže sa z neho syntetizuje aspartát. stred|400x400bod|Oxaloacetate and pyruvate aminoacid synthesis
Biosyntéza oxalátu Z oxalacetátu sa hydrolýzou tvorí oxalát (šťaveľan):Gadd, Geoffrey M. "Fungal production of citric and oxalic acid: importance in metal speciation, physiology and biogeochemical processes" Advances in Microbial Physiology (1999), 41, 47-92.
oxalacetát + H2O ⇌ oxalát + acetát
Tento proces je katalyzovaný oxalacetázou. Tento enzým sa nachádza v rastlinách, ale u živočíchov vôbec nie je známy.Xu, Hua-Wei. "Oxalate accumulation and regulations is independent of glycolate oxidase in rice leaves" Journal of Experimental Botany, Vol 57, No. 9 pp. 1899-1908, 2006
Referencie
Iné projekty
Zdroj
Kategória:Ketokyseliny Kategória:Dikarboxylové kyseliny Kategória:Medziprodukty citrátového cyklu