formyl-coenzyme A

• 分子结构分类: 有机化合物 - 核苷、核苷酸和类似物 - 嘌呤核苷酸
• 英文名称: formyl-coenzyme A
• 英文别名: formyl-CoA(4-)；[(2R,3S,4R,5R)-5-(6-aminopurin-9-yl)-2-[[[[(3R)-4-[[3-(2-formylsulfanylethylamino)-3-oxopropyl]amino]-3-hydroxy-2,2-dimethyl-4-oxobutoxy]-oxidophosphoryl]oxy-oxidophosphoryl]oxymethyl]-4-hydroxyoxolan-3-yl] phosphate
• 化学式: C₂₂H₃₂N₇O₁₇P₃S
• 分子量: 791.52
• InChiKey: SXMOKYXNAPLNCW-GORZOVPNSA-J

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -5.9
• 重原子数：
  50
• 可旋转键数：
  19
• 环数：
  3.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.64
• 拓扑面积：
  400
• 氢给体数：
  5
• 氢受体数：
  22

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  formyl-coenzyme A 在 HypX, metal-free maturase 作用下， 以 aq. buffer 为溶剂， 生成 一氧化碳 、 辅酶 A
  参考文献：
  名称：

  甲酰四氢叶酸脱羰酶合成耐氧 [NiFe] 氢化酶的活性位点 CO 配体

  摘要：

  [NiFe] 氢化酶催化分子氢可逆氧化为两个质子和两个电子。NiFe 活性位点的一个关键有机金属化学特征是铁原子由两个氰化物 (CN-) 和一个一氧化碳 (CO) 配体配位。NiFe(CN-)2(CO) 辅因子的生物合成需要至少六种成熟蛋白的活性，称为 HypA-F。在有氧条件下合成 CO 配体需要额外的成熟酶 HypX，初步的体内数据表明 HypX 使用 N10-甲酰基四氢叶酸 (N10-甲酰基-THF) 作为底物释放 CO。HypX 具有二分结构，由类似于 N10-甲酰基-THF 转移酶的 N 端模块和与烯酰辅酶 A 水合酶/异构酶同源的 C 端模块组成。这种组成表明 CO 的产生发生在两个连续的反应中。在这里，我们提供了体外证据，表明纯化的 HypX 首先转移 N10-甲酰基-THF 的甲酰基以产生甲酰基辅酶 A（甲酰基-CoA）作为中心反应中间体。在第二步中，甲酰辅酶 A 被脱羰，产生游离的辅酶

  DOI：

  10.1021/jacs.9b11506
• 作为产物：
  描述：

  N¹⁰-formyltetrahydrofolate 、 辅酶 A 在 HypX, metal-free maturase 作用下， 以 aq. buffer 为溶剂， 生成 formyl-coenzyme A
  参考文献：
  名称：

  甲酰四氢叶酸脱羰酶合成耐氧 [NiFe] 氢化酶的活性位点 CO 配体

  摘要：

  [NiFe] 氢化酶催化分子氢可逆氧化为两个质子和两个电子。NiFe 活性位点的一个关键有机金属化学特征是铁原子由两个氰化物 (CN-) 和一个一氧化碳 (CO) 配体配位。NiFe(CN-)2(CO) 辅因子的生物合成需要至少六种成熟蛋白的活性，称为 HypA-F。在有氧条件下合成 CO 配体需要额外的成熟酶 HypX，初步的体内数据表明 HypX 使用 N10-甲酰基四氢叶酸 (N10-甲酰基-THF) 作为底物释放 CO。HypX 具有二分结构，由类似于 N10-甲酰基-THF 转移酶的 N 端模块和与烯酰辅酶 A 水合酶/异构酶同源的 C 端模块组成。这种组成表明 CO 的产生发生在两个连续的反应中。在这里，我们提供了体外证据，表明纯化的 HypX 首先转移 N10-甲酰基-THF 的甲酰基以产生甲酰基辅酶 A（甲酰基-CoA）作为中心反应中间体。在第二步中，甲酰辅酶 A 被脱羰，产生游离的辅酶

  DOI：

  10.1021/jacs.9b11506

文献信息

• Differential Substrate Specificity and Kinetic Behavior of <i>Escherichia coli</i> YfdW and <i>Oxalobacter formigenes</i> Formyl Coenzyme A Transferase
  作者：Cory G. Toyota、Catrine L. Berthold、Arnaud Gruez、Stefán Jónsson、Ylva Lindqvist、Christian Cambillau、Nigel G. J. Richards

  DOI：10.1128/jb.01823-07

  日期：2008.4

  The yfdXWUVE operon appears to encode proteins that enhance the ability of Escherichia coli MG1655 to survive under acidic conditions. Although the molecular mechanisms underlying this phenotypic behavior remain to be elucidated, findings from structural genomic studies have shown that the structure of YfdW, the protein encoded by the yfdW gene, is homologous to that of the enzyme that mediates oxalate catabolism in the obligate anaerobe Oxalobacter formigenes , O. formigenes formyl coenzyme A transferase (FRC). We now report the first detailed examination of the steady-state kinetic behavior and substrate specificity of recombinant, wild-type YfdW. Our studies confirm that YfdW is a formyl coenzyme A (formyl-CoA) transferase, and YfdW appears to be more stringent than the corresponding enzyme (FRC) in Oxalobacter in employing formyl-CoA and oxalate as substrates. We also report the effects of replacing Trp-48 in the FRC active site with the glutamine residue that occupies an equivalent position in the E. coli protein. The results of these experiments show that Trp-48 precludes oxalate binding to a site that mediates substrate inhibition for YfdW. In addition, the replacement of Trp-48 by Gln-48 yields an FRC variant for which oxalate-dependent substrate inhibition is modified to resemble that seen for YfdW. Our findings illustrate the utility of structural homology in assigning enzyme function and raise the question of whether oxalate catabolism takes place in E. coli upon the up-regulation of the yfdXWUVE operon under acidic conditions.

  摘要 袩褉芯胁芯写褋褌胁械薪薪褘械 yfdXWUVE 操作子似乎编码能增强 大肠杆菌 MG1655 在酸性条件下存活的能力。尽管这种表型行为的分子机制仍有待阐明，但结构基因组研究的结果表明，YfdW 操作子编码的蛋白质 YfdW 的结构与大肠杆菌 MG1655 在酸性条件下的生存能力有关。 yfdW 基因编码的蛋白质 YfdW 的结构与必须厌氧菌中介导草酸盐分解代谢的酶同源 草酸酵母菌 , 甲酰辅酶 A 转移酶 甲酰辅酶 A 转移酶（FRC）。现在，我们首次详细研究了重组野生型 YfdW 的稳态动力学行为和底物特异性。我们的研究证实，YfdW 是一种甲酰辅酶 A（甲酰-CoA）转移酶，而且 YfdW 似乎比牛乳杆菌中的相应酶（FRC）更严格。 牛杆菌 的相应酶（FRC）更为严格。我们还报告了将 FRC 活性位点中的 Trp-48 替换为谷氨酰胺残基的效果。 大肠杆菌 蛋白中占据同等位置的谷氨酰胺残基取代 Trp-48 的效果。这些实验结果表明，Trp-48 阻止了草酸盐与一个介导 YfdW 底物抑制作用的位点结合。此外，用 Gln-48 代替 Trp-48 产生了一种 FRC 变体，其草酸盐依赖性底物抑制作用与 YfdW 类似。我们的发现说明了结构同源性在确定酶功能方面的作用，并提出了草酸盐分解是否在 大肠杆菌 上调 yfdXWUVE 操作子在酸性条件下是否会发生草酸盐分解作用。
• Purification, molecular cloning, and expression of 2-hydroxyphytanoyl-CoA lyase, a peroxisomal thiamine pyrophosphate-dependent enzyme that catalyzes the carbon–carbon bond cleavage during α-oxidation of 3-methyl-branched fatty acids
  作者：Veerle Foulon、Vasily D. Antonenkov、Kathleen Croes、Etienne Waelkens、Guy P. Mannaerts、Paul P. Van Veldhoven、Minne Casteels

  DOI：10.1073/pnas.96.18.10039

  日期：1999.8.31

  In the third step of the α-oxidation of 3-methyl-branched fatty acids such as phytanic acid, a 2-hydroxy-3-methylacyl-CoA is cleaved into formyl-CoA and a 2-methyl-branched fatty aldehyde. The cleavage enzyme was purified from the matrix protein fraction of rat liver peroxisomes and identified as a protein made up of four identical subunits of 63 kDa. Its activity proved to depend on Mg ²⁺ and thiamine pyrophosphate, a hitherto unrecognized cofactor of α-oxidation. Formyl-CoA and 2-methylpentadecanal were identified as reaction products when the purified enzyme was incubated with 2-hydroxy-3-methylhexadecanoyl-CoA as the substrate. Hence the enzyme catalyzes a carbon–carbon cleavage, and we propose calling it 2-hydroxyphytanoyl-CoA lyase. Sequences derived from tryptic peptides of the purified rat protein were used as queries to recover human expressed sequence tags from the databases. The composite cDNA sequence of the human lyase contained an ORF of 1,734 bases that encodes a polypeptide with a calculated molecular mass of 63,732 Da. Recombinant human protein, expressed in mammalian cells, exhibited lyase activity. The lyase displayed homology to a putative Caenorhabditis elegans protein that resembles bacterial oxalyl-CoA decarboxylases. Similarly to the decarboxylases, a thiamine pyrophosphate-binding consensus domain was present in the C-terminal part of the lyase. Although no peroxisome targeting signal, neither 1 nor 2, was apparent, transfection experiments with constructs encoding green fluorescent protein fused to the full-length lyase or its C-terminal pentapeptide indicated that the C terminus of the lyase represents a peroxisome targeting signal 1 variant.

  在α-氧化的第三步中，对于类似植酸酸的3-甲基支链脂肪酸，2-羟基-3-甲基酰基辅酶A被裂解成甲酰辅酶A和2-甲基支链脂肪醛。该裂解酶从大鼠肝脏过氧化物酶体的基质蛋白分离纯化，并鉴定为由四个相同的63 kDa亚基组成的蛋白质。其活性被证明依赖于Mg2+和硫胺素焦磷酸，这是α-氧化中迄今未被认识的辅因子。当以2-羟基-3-甲基十六酰基辅酶A为底物孵育纯化的酶时，甲酰辅酶A和2-甲基十五烷醛被鉴定为反应产物。因此，这种酶催化碳-碳裂解，我们建议称其为2-羟基植酸酰基辅酶A裂解酶。从纯化的大鼠蛋白质的胰蛋白酶肽片段中得到的序列被用作查询，以从数据库中恢复人类表达序列标记。人类裂解酶的复合cDNA序列包含一个1,734个碱基的ORF，编码一个计算分子量为63,732 Da的多肽。在哺乳动物细胞中表达的重组人类蛋白表现出裂解活性。该裂解酶显示出与一种类似于细菌草酰辅酶A脱羧酶的假定的秀丽线虫蛋白质同源性。与脱羧酶类似，裂解酶的C端部分存在硫胺素焦磷酸结合共识域。尽管没有明显的过氧化物酶体靶向信号1或2，但编码全长裂解酶或其C端五肽与绿色荧光蛋白融合的构建体的转染实验表明，裂解酶的C端代表着过氧化物酶体靶向信号1变异体。
• The role of 2-hydroxyacyl-CoA lyase, a thiamin pyrophosphate-dependent enzyme, in the peroxisomal metabolism of 3-methyl-branched fatty acids and 2-hydroxy straight-chain fatty acids
  作者：M. Casteels、M. Sniekers、P. Fraccascia、G.P. Mannaerts、P.P. Van Veldhoven

  DOI：10.1042/bst0350876

  日期：2007.11.1

  2-Hydroxyphytanoyl-CoA lyase (abbreviated as 2-HPCL), renamed to 2-hydroxyacyl-CoA lyase (abbreviated as HACL1), is the first peroxisomal enzyme in mammals that has been found to be dependent on TPP (thiamin pyrophosphate). It was discovered in 1999, when studying α-oxidation of phytanic acid. HACL1 has an important role in at least two pathways: (i) the degradation of 3-methyl-branched fatty acids like phytanic acid and (ii) the shortening of 2-hydroxy long-chain fatty acids. In both cases, HACL1 catalyses the cleavage step, which involves the splitting of a carbon–carbon bond between the first and second carbon atom in a 2-hydroxyacyl-CoA intermediate leading to the production of an (n−1) aldehyde and formyl-CoA. The latter is rapidly converted into formate and subsequently to CO2. HACL1 is a homotetramer and has a PTS (peroxisomal targeting signal) at the C-terminal side (PTS1). No deficiency of HACL1 has been described yet in human, but thiamin deficiency might affect its activity.

  2-Hydroxyphytanoyl-CoA lyase（缩写为 2-HPCL），后更名为 2-hydroxyacyl-CoA lyase（缩写为 HACL1），是哺乳动物中第一个被发现依赖于 TPP（焦磷酸硫胺素）的过氧化物酶。它是在 1999 年研究植烷酸的α-氧化作用时发现的。HACL1 至少在两个途径中发挥重要作用：(i) 降解植烷酸等 3-甲基支链脂肪酸；(ii) 缩短 2-羟基长链脂肪酸。在这两种情况下，HACL1 都会催化裂解步骤，裂解过程中，2-羟基乙酰-CoA 中间体的第一个碳原子和第二个碳原子之间的碳-碳键发生分裂，产生 (n-1) 醛和甲酰基-CoA。后者迅速转化为甲酸，随后转化为 CO2。HACL1 是一种同源四聚体，其 C 端有一个 PTS（过氧化物酶体靶向信号）（PTS1）。人类尚未发现 HACL1 缺乏症，但硫胺素缺乏可能会影响其活性。
• Phytosphingosine degradation pathway includes fatty acid α-oxidation reactions in the endoplasmic reticulum
  作者：Takuya Kitamura、Naoya Seki、Akio Kihara

  DOI：10.1073/pnas.1700138114

  日期：2017.3.28

  oxidation], in which the last three reactions correspond to the α-oxidation. The aldehyde dehydrogenase ALDH3A2 catalyzes both the first and second oxidation reactions (fatty aldehydes to FAs). In Aldh3a2-deficient cells, the unmetabolized fatty aldehydes are reduced to fatty alcohols and are incorporated into ether-linked glycerolipids. We also identify HACL2 (2-hydroxyacyl-CoA lyase 2) [previous name, ILVBL;

  尽管正常脂肪酸（FAs）通过β-氧化降解，但不寻常的FAs（例如2-羟基（2-OH）FAs和3-甲基-支链FAs）通过α-氧化降解。植物鞘氨醇（PHS）是长链碱基之一（鞘脂成分），存在于特定的组织中，包括哺乳动物的表皮和小肠。在降解途径中，PHS通过FAα-氧化转化为2-OH棕榈酸，然后转化为十五烷酸（C15：0-COOH）。然而，尚未确定PHS降解途径的α-氧化反应中涉及的详细反应和基因。在本研究中，我们揭示了整个PHS降解途径：PHS通过六个反应[磷酸化，裂解，氧化，CoA添加，裂解（C1去除）和氧化]转化为C15：0-COOH，其中最后三个反应对应于α-氧化。醛脱氢酶ALDH3A2催化第一氧化反应和第二氧化反应（脂肪醛转化为FA）。在Aldh3a2缺陷型细胞中，未代谢的脂肪醛被还原为脂肪醇，并被掺入醚连接的甘油脂中。我们还确定了HACL2（2-羟酰基辅酶A裂解酶2）[以前的名称，IL
• Actinobacterial Degradation of 2-Hydroxyisobutyric Acid Proceeds via Acetone and Formyl-CoA by Employing a Thiamine-Dependent Lyase Reaction
  作者：Thore Rohwerder、Maria-Teresa Rohde、Nico Jehmlich、Jessica Purswani

  DOI：10.3389/fmicb.2020.00691

  日期：——

  ligase (HCL) and is then isomerized to 3-hydroxybutyryl-CoA in a reversible and B12-dependent mutase reaction. Here, we demonstrate that the actinobacterial strain Actinomycetospora chiangmaiensis DSM 45062 degrades 2-HIBA and also its precursor 2-methylpropane-1,2-diol via acetone and formic acid by employing a thiamine pyrophosphate-dependent lyase. The corresponding gene is located directly upstream

  叔支短链2-羟基异丁酸（2-HIBA）与几种代谢性疾病有关，赖氨酸2-羟基异丁酰化似乎是蛋白质中常见的真核以及原核翻译后修饰。相反，到目前为止，仅在几种微生物中检测到了潜在的2-HIBA代谢，例如β变形杆菌Aquincola tertiaricarbonis L108和芽孢杆菌属细菌Kyrpidia tusciae DSM2912。在这些菌株中，2-HIBA可以被特异性激活通过2-HIBA-CoA连接酶（HCL）生成相应的CoA硫酯，然后在可逆且依赖B12的突变酶反应中异构化为3-羟基丁酰-CoA。在这里，我们证明了放线菌菌株Actinomycetospora chiangmaiensis DSM 45062可以降解2-HIBA及其前体2-甲基丙烷-1，通过使用硫胺素焦磷酸依赖性裂解酶，通过丙酮和甲酸形成2-二醇。相应的基因直接位于hcl的上游，以前仅在与其他细菌中的2-羟基异丁酰-CoA