泛酸的功能和生物合成

· 448 ·

《生命的化学》２００８年２８卷４期ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　ＯＦ　ＬＩＦＥ　２００８，２８（４）

●　Ｍｉｎｉ　Ｒｅｖｉｅｗ

文章编号：　　１０００－１３３６（２００８）04－0448-05

泛酸的功能和生物合成

杨延辉　　肖春玲

（中国医学科学院医药生物技术研究所，北京１０００５０）

摘要：泛酸是辅酶Ａ（ＣｏＡ）和酰基载体蛋白（ＡＣＰ）生物合成的重要前体物质，参与生物体内碳水化合物、脂肪酸、蛋白质和能量代谢。在人体中还参与类固醇、褪黑激素、抗体和亚铁血红素的合成。生物体内的泛酸合成是由酮泛解酸羟甲基转移酶（ＰａｎＢ），酮泛解酸还原酶（ＰａｎＥ），Ｌ－天冬氨酸－α－脱羧酶（ＰａｎＤ）和泛酸合成酶（ＰａｎＣ）四种酶协同催化下完成的。由于泛酸合成途径只存在于植物和低等生物中，选择该生物合成途径酶作为药物靶点将会有高度的选择性。本文综述了泛酸的功能和已经研究清楚大肠杆菌和分支结核杆菌中的泛酸生物合成途径所涉及的酶的结构和特性。

关键词：泛酸；酮泛解酸羟甲基转移酶；酮泛解酸还原酶；Ｌ－天冬氨酸－α－脱羧酶；泛酸合成酶中图分类号：Ｑ７１

泛酸又称遍多酸或维生素Ｂ５，是一种水溶性维生素。１９３１年，Ｒｉｎｇｒｏｓｅ等开始研究泛酸，到１９４０年确定其结构并化学合成了泛酸。由于食物中泛酸含量丰富，很少出现缺乏症，因此对泛酸生物学性质的研究工作进展相对缓慢。随着分子生物学的发展，寻找新型抗菌药物靶点的研究不断取得新进展，泛酸生物合成途径开始受到重视。

泛酸的生物合成途径包括四种酶，分别是酮泛解酸羟甲基转移酶（ＰａｎＢ）、酮泛解酸还原酶（ＰａｎＥ）、Ｌ－天冬氨酸－α－脱羧酶（ＰａｎＤ）和泛酸合成酶（ＰａｎＣ）。到目前为止在大肠杆菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉ）和分支结核杆菌［Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ　（ＭＴＢ）］中的这些酶的生化特征和结构信息都取得了详细的研究结果，在一些重要的致病菌（如结核分枝杆菌，疟原虫，脑膜炎双球菌和幽门螺旋杆菌等）中与泛酸合成相关酶类的大量信息也逐渐被揭示。本文将近年来泛酸的功能和生物合成途径中的四种酶的研究进展作了综述，以期对新型抗菌药物的研究提供理论基础。

１．　　泛酸的性质与功能

１．１　性质　　　　泛酸的化学式为ＣＨ２ＯＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨＯＨＣＯＮＨ－ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ，由泛解酸和ｂ－Ａｌａ组成。有旋光性，仅Ｄ型（［α］＝＋３７．５°）有生物活性。消旋泛酸具有吸湿性和静电吸附性；纯游离泛酸是一种淡黄色粘稠的油状物，具酸性，易溶于水和乙醇，不溶于苯和氯仿。泛酸在酸、碱、光及热等条件下都不稳定。

泛酸几乎存在于所有的活细胞中，在原核生物、真菌、霉菌和植物的细胞内可以通过酶促反应合成［１］。生物体还可以通过依赖Ｎａ＋的多维生素转运体（ＳＭＶＴ，又称泛酸透酶）将泛酸转运到细胞内［２］。１．２功能　　　　泛酸在体内转变成辅酶Ａ（ＣｏＡ）或酰基载体蛋白（ＡＣＰ）参与脂肪酸代谢反应。ＣｏＡ是生物体内７０多种酶的辅助因子（约占总酶量的４％［３］），细菌还需要ＣｏＡ来构建细胞壁。在新陈代谢中ＣｏＡ主要发挥酰基载体的功能，参与糖、脂肪、蛋白质和能量代谢，还可以通过修饰蛋白质来影响蛋白质的定位、稳定性和活性。ＣｏＡ为生物体提供了９０％的能量。

泛酸是脂肪酸合成类固醇所必需的物质；也可参与类固醇紫质、褪黑激素和亚铁血红素的合成；

收稿日期：２００８－０２－０６

作者简介：杨延辉（１９８２－），男，硕士生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｙｈｙｓｆ＠１６３．ｃｏｍ；肖春玲（１９６１－），女，学士，研究员，联系作者，Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉａｏｃｌ３１８＠１６３．ｃｏｍ

还是体内柠檬酸循环、胆碱乙酰化、合成抗体等代谢所必需的中间物。因此，泛酸在体内可作用于正常的上皮器官如神经、肾上腺、消化道及皮肤，提

●　小综述

《生命的化学》２００８年２８卷４期ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　ＯＦ　ＬＩＦＥ　２００８，２８（４）

· 449 ·

高动物对病原体的抵抗力。泛酸也可以增加谷胱甘肽的生物合成从而减缓细胞凋亡和损伤。实验证明，泛酸会对遭受脂质过氧化损伤的细胞和大鼠具有很好的保护作用［４］。

泛酰巯基乙胺可以降低胆固醇和甘油三酯的浓度。泛酸及其衍生物还可以减轻抗生素等药物引起的毒副作用，参与多种营养成分的吸收和利用。２．　泛酸的生物合成

２．１生物合成途径　　　　泛酸是由α－酮异戊酸和Ｌ－天冬氨酸两种物质经过四步酶促反应生成。最后在泛酸合成酶的催化下由ＡＴＰ提供能量连接β－Ａｌａ和泛解酸生成泛酸（图１）。利用Ｅ．　ｃｏｌｉ泛酸缺陷型菌株证明了泛酸的生物合成途径是Ｌ－Ｖａｌ生物合成的分支。因此如果微生物失去合成Ｌ－Ｖａｌ、β－Ａｌａ或半胱氨酸的能力也将无法合成泛酸。

虽然细胞膜对外源性泛酸无通透性，但是在泛酸透酶的帮助下可以将细胞外的泛酸转运到细胞内，因此高等动物可以直接利用体外已有的泛酸。此外自然界中，　在动物的体液或细胞液中也含有泛酸的高级同系物被称为“高泛酸”。它是由泛解酸和４－氨基丁酸生成的，４－氨基丁酸主要是在Ｇｌｕ脱羧酶（ＥＣ　４．１．１１５）催化作用下由Ｌ－Ｇｌｕ脱羧生成。

２．２生物合成酶系　　　　（１）酮泛解酸羟甲基转移酶（ＥＣ　２．１．２．１１）。　酮泛解酸羟甲基转移酶（ＰａｎＢ）是ＰａｎＢ基因的表达产物，催化底物α－酮异戊酸增加一个甲基形成酮泛解酸，反应过程是可逆的。在ＭＴＢ和Ｅ．　ｃｏｌｉ中ＰａｎＢ的晶体结构数据表明，酶的四级结构为十聚体，由１０个相似的亚基组成，５个亚基嵌合在一起

形成五聚体，２个五聚体结合成十聚体，属于（βα）８磷酸烯醇式丙酮酸超家族的成员［５］。二级结构由８个平行的β折叠形成紧密的β圆筒状，６个α螺旋形成β圆筒的外缘，Ｎ－端有一个α螺旋叠加在圆筒的表面。酶的活性位点位于两组五聚体亚基界面的裂缝处，Ｎ－端和β５－α５环可对裂缝的形状进行修饰。酶含有两个高度保守的模序ＬＶＧＤＳ和ＧＩＧＡＧ，活性位点的一端含有一个Ｍｇ２＋，Ａｓｐ与Ｇｌｕ残基位于轴心，保守的Ｌｙｓ１３１，Ｓｅｒ６３和表面的Ｇｌｕ１９９，Ｈｉｓ１５５氨基酸残基接近于金属中心。Ｇｌｕ１３３的羧基与Ｈｉｓ１５５的咪唑环堆积

［６］

在一起形成带有负电荷的π电子云（图２和３）。

Ｅ．　ｃｏｌｉ的ＰａｎＢ分子量约为２５５　ｋＤａ，等电点（ｐＩ）为４．４，米氏常数（Ｋｍ）（α－酮异戊酸）为１．１×１０３　ｍｏｌ／Ｌ；Ｋｍ（四氢叶酸）为１．８×１０－４　ｍｏｌ／Ｌ；Ｋｍ（甲醛）为５．９×１０－

３

　ｍｏｌ／Ｌ，最适ｐＨ在７．０到７．６之间。在３７　℃酶的Ｖｍａｘ

约为８　ｍｏｌ／ｍｉｎ。可被后续产物泛酸（５００　µｍｏｌ／Ｌ），酮泛解酸（５０　µｍｏｌ／Ｌ）和ＣｏＡ（＞１　ｍｍｏｌ／Ｌ）反馈抑制，α－丁酸酮、丙酮酸和水杨酸酯是ＰａｎＢ的竞争性抑制剂［７］。该酶在催化底物发生烯醇化反应时需要Ｎ５，Ｎ１０－亚甲基四氢叶酸和二价金属离子参与，同时它们也是该酶的激活剂。

（２）酮泛解酸还原酶（ＥＣ　１．１．１．１６９）。酮泛解酸还原酶（ＰａｎＥ）是ＰａｎＥ基因的表达产物，在ＮＡＤＰＨ的帮助下将酮泛解酸还原为泛解酸。在ＭＴＢ和　Ｅ．　ｃｏｌｉ中ＰａｎＥ的晶体结构数据表明，酶的四级结构是单体，并被中间的裂缝分成两部分（图４）：Ｎ－端区域和Ｃ－端区域，分别由αβ折叠和８个α螺旋组成。二级结构共由１２个α螺旋，３个３１０−螺旋和１１个β折叠组成。

图１　泛酸的生物合成途径

［５］

· 450 ·

《生命的化学》２００８年２８卷４期ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　ＯＦ　ＬＩＦＥ　２００８，２８（４）

●　Ｍｉｎｉ　Ｒｅｖｉｅｗ

图２　　ＭＴＢ　ＰａｎＢ的十聚体结构模型俯视图［６］

图４　　ＭＴＢ　ＰａｎＥ的结构模型［８］

图３　　ＭＴＢ　ＰａｎＢ的单亚基结构模型［６］

属于６－磷酸葡萄糖脱氢酶Ｃ－端区域相似超家族成员。由于Ｌｙｓ１７６和Ｇｌｕ２５６突变后酶无活性，所以它们属于保守氨基酸。在β１和α１之间含有代表核苷酸结合位点的ＧＣＧＡＬＧ序列，通过序列比对得到１６个保守性氨基酸（图４），均位于裂缝附近。保守的ＧＸＧＸＸＧ序列也存在于这个区域中［８］。

Ｅ．　ｃｏｌｉ的ＰａｎＥ分子量为３３．８　ｋＤａ，有３０３个氨基酸残基，Ｋｍ（ＮＡＤＰＨ）为２０　µＭ，Ｋｍ（酮泛解酸）为６０µＭ，催化常数（ｋｃａｔ）为４０　ｓ−１［８］。

（３）Ｌ－天冬氨酸－α－脱羧酶（ＥＣ　４．１．１．１１）。Ｌ－天冬氨酸－α－脱羧酶（ＰａｎＤ）是ＰａｎＤ　基因的表达产物，催化脱去Ｌ－Ａｓｐ的α羧基形成β－Ａｌａ。ＭＴＢ和Ｅ．　ｃｏｌｉ的ＰａｎＤ晶体结构数据表明，四级结构是由α和β两种不同的亚基组成的四聚体（图５），α－亚基靠近Ｎ－端Ｓｅｒ残基上共价结合丙酮酰基团［９］，β－亚基的Ｃ－端为羟基。全酶含有三个αβ－亚基（分子量分别为１１　ｋＤａ和２．８

ｋＤａ）和一个不完整的加工产物π－蛋白（在特异的Ｘ－Ｓｅｒ键处被水解的无活性的蛋白质前体，分子量约为１３．８　ｋＤａ）［１０］。ＰａｎＤ一级结构上的保守性氨基酸残基为Ｌｙｓ９、Ｈｉｓ１１、Ａｒｇ５４、Ｔｈｒ５７和Ｔｙｒ５８。

ＭＴＢ的ＰａｎＤ的ｐＩ为４．２，最适温度为３７　ºC，最适ｐＨ为７．０，Ｋｍ（Ｌ－Ａｓｐ）和ｋｃａｔ为分别为２１９．６　µｍｏｌ／Ｌ和０．６５　s−1。各种能与羰基反应的试剂，如ＮａＢＨ４、Ｄ－环丝氨酸、肼、苯肼等对ＰａｎＤ均有抑制作用，其中羟胺是最有效的抑制剂［１１］；α－酮戊二酸为酶的激活剂。

（４）泛酸合成酶（ＥＣ　６．３．２．１）。泛酸合成酶（ＰａｎＣ）是ｐａｎＣ基因的表达产物，它是泛酸生物合成途径的最后一个关键酶，催化泛解酸与β－Ａｌａ结合形成泛酸。

图　５　Ｅ．　ｃｏｌｉ

　ＰａｎＤ的四聚体结构［９］

●　小综述

《生命的化学》２００８年２８卷４期ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　ＯＦ　ＬＩＦＥ　２００８，２８（４）

· 451 ·

ＭＴＢ、Ｅ．　ｃｏｌｉ和Ｔｈｅｒｍｕｓ　ｔｈｒｍｏｐｈｉｌｕｓ泛酸合成酶晶体结构数据表明，酶是以同型二聚体形式存在的。ＳＤＳ变性聚丙烯酰胺凝胶电泳法测得亚基的分子量约为３３　ｋＤａ。Ｅ．　ｃｏｌｉ泛酸合成酶的ｐＩ为４．６，最适ｐＨ值为１０．０，最适温度为３０　ºC。Ｋ＋，ＮＨ４＋和Ｍｇ２＋可作为激活剂。一些ω−氨基酸有强烈的抑制作用，酶也可以被螯合剂抑制，丁酸钠对其有弱的抑制。表观Ｋｍ（泛解酸）为６３　　µｍｏｌ／Ｌ，　Ｋｍ（β－Ａｌａ）为１５０　　µｍｏｌ／Ｌ，　Ｋｍ（ＡＴＰ）为１００　　µｍｏｌ／Ｌ，ｋｃａｔ为３．４　ｓ−１。酶反应动力学机制为“乒乓机制”，分两步反应进行［１２］。在植物拟南芥中的泛酸合成酶还可以发生变构效应，这种变构效应在不改变活性位点的情况下实现功能适应性

［１３］

。

ＰａｎＣ的四级结构为蝴蝶状（图６），每个亚基都含

图６　　ＭＴＢ　ＰａｎＣ的结构模型

［１５］

形成泛酰腺苷酸，随后结合β－丙氨酸，活性中心位点可容纳体积较大的ＡＭＰＣＰＰ，这表明不反应的泛酰腺苷酸类似物很可能是ＰａｎＣ的高亲和性和高特异性的抑制剂［１５］。３．　　束语

泛酸在生物体中发挥着许多重要的功能，泛酸合成途径中的四种酶的主要特征已经得到确证（表１）。泛酸可以直接影响细菌的生长，也会影响到一些病原菌的致病能力。这种影响作用在ＭＴＢ中已经得到证实，将ＰａｎＣＤ基因双敲除后得到的ＭＴＢ毒

有两个非常容易被区分的区域，活性中心的洞穴是由Ｎ－端区域的１８６个氨基酸残基形成的Ｒｏｓｓｍａｎｎ折叠组成，被Ｃ－端区域铰链结构覆盖。在与底物结合时，Ｈｉｓ４７或　Ｌｙｓ１６０决定着酶对ＡＴＰ的亲和力；Ｈｉｓ４４、Ｈｉｓ４７、Ａｓｎ６９、Ｇｌｎ７２、Ｌｙｓ１６０对稳定反应中间体泛酰腺苷酸发挥着重要作用［１４］。

ＭＴＢ和Ｅ．　ｃｏｌｉ的泛酸合成酶三维结构Ｎ－端区域在结构上与Ｉ类氨酰ｔＲＮＡ合成酶相似，属于胞苷酰转移酶超家族成员。发生反应时首先在活性中心

表１　泛酸合成途径四种酶信息

酶中文全称酶英文全称

酮泛解酸羟甲基转移酶ｋｅｔｏｐａｎｔｏａｔｅ

ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ

编码基因蛋白名称四级结构辅助因子

ＰａｎＢＰａｎＢ

十聚体　海星状

Ｎ５，Ｎ１０－亚甲基四氢叶酸　Ｍｇ２＋α－丁酸酮、丙酮酸和水杨酸酯等

酮泛解酸还原酶ｋｅｔｏｐａｎｔｏａｔｅｒｅｄｕｃｔａｓｅＰａｎＥＰａｎＥ

单体“８”字形ＮＡＤＰＨ

ＰａｎＤＰａｎＤ四聚体维生素Ｂ６

ＮａＢＨ４、肼、苯肼、Ｄ－环丝氨酸、羟胺　Ｌ－天冬氨酸－α－脱羧酶Ｌ－ａｓｐａｒｔａｔｅ－α－ｄｅｃａｒｂｏｘｙｌａｓｅ

泛酸合成酶ｐａｎｔｏｔｈｅｎａｔｅ　ｓｙｎｔｈｅｔａｓｅＰａｎＣＰａｎＣ

二聚体　蝴蝶状Ｋ＋、Ｍｇ２＋、ＡＴＰ等ω－氨基酸、丁酸

抑制剂

尚不明确

钠、草酸萘呋胺酯

Ｈ４７、Ｈ４４、Ｎ６９、

保守氨基酸

ＬＶＧＤＳ和ＧＩＧＡＧ序列催化α－酮异戊酸加上羟甲

生物功能

基形成酮泛解酸，同时亚甲基四氢叶酸变为四氢叶酸

ＧＣＧＡＬＧ和ＧＸＧＸＸＧ序列催化酮泛解酸还原形成泛解酸

催化Ｌ－天冬氨酸脱羧形成β－丙氨酸

Ｋ９、Ｈ１１、Ｒ５４、Ｔ５７和Ｙ５８

Ｑ７２和　Ｋ１６０催化泛解酸与β－丙氨酸结合形成泛酸

· 452 ·

《生命的化学》２００８年２８卷４期ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　ＯＦ　ＬＩＦＥ　２００８，２８（４）

●　Ｍｉｎｉ　Ｒｅｖｉｅｗ

性比卡介苗还低［１６］。Ｒｕｂｉｎ已经证明是ＰａｎＣ基因对结核分支杆菌的生存至关重要［１７］。ＰａｎＣＤ基因突变的ＭＴＢ即使再提供外源性泛酸也无法恢复ＭＴＢ的致病性。由于泛酸合成途径在高等动物中不存在，决定了从这个生物合成途径中寻找抗菌药物靶点是可行的。通过对恶臭假单胞菌、超嗜热菌、百脉根根瘤菌、乳酸乳球菌、大肠杆菌、副百日咳杆菌、致病性结核杆菌、问号状钩端螺旋体和酿酒酵母等菌泛酸合成途径中的四个酶的氨基酸序列比对发现在微生物中它们的保守序列同源性较大，因此，推断针对泛酸合成途径酶类为靶点进行的抗菌药物研究很可能获得的是广谱抗生素类药物。

基因组学和蛋白质组学等分子生物学技术的发展促进了泛酸合成途径中的各种酶结构和理化性质的研究，在此基础上于２００５年剑桥大学化学实验室Ｃｉｕｌｌｉ和Ａｂｅｌｌ等开创立应用生物物理学的方法将ＰａｎＢ、ＰａｎＥ和ＰａｎＣ作为靶酶进行药物抑制剂设计的研究［１８］；Ｃｈｏｐｒａ和Ｋｗｏｎ等将ＰａｎＤ作为病源微生物如ＭＴＢ和幽门螺杆菌的药物作用的靶点的研究也在进行中；在２００７年，Ｌｕｃｉｌｅ和Ｋｒｉｓｔｅｎ等运用多级酶促反应对化合物库进行ＰａｎＣ抑制剂筛选研究得到了有抑制作用的草酸萘呋胺酯，对它的抗菌活性的进行了研究［１９］；中国医学科学院医药生物技术研究所新药筛选重点实验室首次在国内建立起以泛酸

合成酶为靶点的抗结核药物筛选模型，并应用该模型从微生物的次级代谢产物寻找ＰａｎＣ抑制剂的研究已经完全展开。期望在不久的将来，针对泛酸生物合成途径的研究获得与目前临床上所用具有完全不同的作用机制的抗菌药物。实现与现有的抗菌药物联合使用，解决由耐药菌引发的感染问题。

参　考　文　献

１２３４５６７８９１０１１１２１３１４１５１６１７１８１９

Ｏｔｔｅｎｈｏｆ　ＨＨ　ｅｔ　ａｌ．　Ｐｌａｎｔ　Ｊ，　２００４，　３７：　６１－７２丁玉琴等．　卫生研究，　２００２，　３１（６）：　４８１－４８３Ｇｅｎｓｃｈｅｌ　Ｕ．　Ｍｏｌ　Ｂｉｏｌ　Ｅｖｏｌ，　２００４，　２１（７）：　１２４２－１２５１丁玉琴．　国外医学卫生学分册，　２０００，　２７（５）：　３０４－３０６Ｓｃｈｍｉｔｚｂｅｒｇｅｒ　Ｆ　ｅｔ　ａｌ．　Ｊ　Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ，　２００３，　１８５（１４）：　４１６３－４１７１Ｃｈａｕｄｈｕｒｉ　ＢＮ　ｅｔ　ａｌ．　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，　２００３，　１１：　７５３－７６４

Ｐｒｉｍｅｒａｎｏ　ＤＡ　ｅｔ　ａｌ．　Ｊ　Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ，　１９８２，　１５０（３）：　１２０２－１２１１Ｍａｔａｋ－Ｖｉｎｋｏｖｉｃ　Ｄ　ｅｔ　ａｌ．　Ｂｉｏｃｈｅｍ，　２００１，　４０：　１４４９３－１４５００Ｋｗｏｎ　ＡＲ　ｅｔ　ａｌ．　Ａｃｔａ　Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒ　Ｄ　Ｂｉｏｌ　Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒ，　２００２，　５８：８６１－８６３

Ｒａｍｊｅｅ　ＭＫ　ｅｔ　ａｌ．　Ｂｉｏｃｈｅｍ　Ｊ，　１９９７，　３２３（３）：　６６１－６６９高丽娟等．　工业微生物，　２００７，　３７（５）：　５４－５９

Ｍｉｙａｔａｋｅ　Ｋ　ｅｔ　ａｌ．　Ｊ　Ｎｕｔｒ　Ｓｃｉ　Ｖｉｔａｍｉｎｏｌ，　１９７８，　２４：　２４３－５３Ｊｏｎｃｚｙｋ　Ｒ　ｅｔ　ａｌ．　Ｊ　Ｂｉｏｌ　Ｃｈｅｍ，　２００６，　２８１（４９）：　３７４３５－３７４４６．Ｚｈｅｎｇ　Ｒ　ｅｔ　ａｌ．　Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，　２００４，　４３：　７１７１－７１７８Ｗａｎｇ　Ｓ　ｅｔ　ａｌ．　Ｐｒｏｔｅｉｎ　Ｓｃｉ，　２００３，　１２：　１０９７－１１０８

Ｓａｍｂａｎｄａｍｕｒｔｈｙ　ＶＫ　ｅｔ　ａｌ．　Ｎａｔ　Ｍｅｄ，　２００２，　８：　１１７１－１１７４Ｓａｓｓｅｔｔｉ　ＣＭ　ｅｔ　ａｌ．　Ｍｏｌ　Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ，　２００３，　４８（１）：　７７－８４ｃｉｕｌｌｉ　Ａ　ｅｔ　ａｌ．　Ｂｉｏｃｈｅｍ　Ｓｏｃ　Ｔｒａｎｓ，　２００５，　３３：　７６７－７７１Ｗｈｉｔｅ　ＥＬ　ｅｔ　ａｌ．　Ｊ　Ｂｉｏｍｏｌ　Ｓｃｒｅｅｎ，　２００７，　１２：　１００－１０５

The functions and biosynthesis of pantothenate

Yan-Hui YANG Chun-Ling XIAO

(Institute of Medicinal Biotechnology, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100050, China)

Abstract Pantothenate is a crucial precursor for the biosynthesis of coenzyme A (CoA) and acyl carrier protein (ACP). Ittakes part in metabolism of carbohydrate, fatty acid, protein and energy. It is also involved in the synthesis of steroid,melatonin, antibody and heme. The process of biosynthesis is catalyzed by ketopantoate hydroxymethyltransferase, ketopantoatereductase, L-aspartate-α-decarboxylase and pantothenate synthetase. Plants and low organisms can synthesize pantothenate bythemselves, so these enzymes would be specifically selective and potential drug targets. This review describes the functions ofpantothenate and the structures and characteristics of the four enzymes in detail, which are related to biosynthesis pathway ofpantothenate in E. coli and Mycobacterium tuberculosis.

Keywords pantothenate; ketopantoate hydroxymethyltransferase; ketopantoate reductase; L-aspartate-α-decarboxylase;pantothenate synthetase