아세토아세틸-CoA(Acetoacetyl-CoA, 아세토아세틸 조효소 A)는 생체 내 물질대사에서 중요한 역할을 하는 싸이오에스터(Thioester) 화합물이다. 화학식은 C₂₅H₄₀N₇O₁₈P₃S이며, 분자량은 851.61 g/mol이다.
생합성 아세토아세틸-CoA는 2분자의 아세틸-CoA가 싸이올레이스(Thiolase) 효소에 의한 클라이젠 축합(Claisen condensation) 반응을 통해 생성된다. 이 반응에서 한 분자의 아세틸-CoA가 에놀레이트 형태로 전환된 후 다른 아세틸-CoA 분자와 결합하여 아세토아세틸-CoA가 합성된다.
대사적 역할 아세토아세틸-CoA는 여러 주요 대사 경로에서 핵심적인 위치를 차지한다.
- 메발론산 경로(Mevalonate pathway): 아세토아세틸-CoA와 아세틸-CoA는 HMG-CoA 생성효소(HMG-CoA synthase)에 의해 HMG-CoA(β-하이드록시 β-메틸글루타릴-CoA)로 전환되며, 이는 콜레스테롤 생합성의 필수 전구물질이다.
- 케톤체 합성(Ketogenesis): 간에서의 케톤체 합성 경로에서도 유사한 역할을 수행한다. 간에서 생성된 케톤체가 말초 조직에서 분해되는 경로(케톤분해, Ketolysis)에서는 HMG-CoA를 경유하지 않는 별도의 과정이 진행된다.
- 지질 생성(Lipogenesis): 세포질 내에서 아세토아세틸-CoA 합성효소(Acetoacetyl-CoA synthetase, AACS)가 아세토아세트산(Acetoacetate)을 기질로 하여 아세토아세틸-CoA를 생성하며, 이 반응은 지방 합성에 필요한 아세틸기를 제공한다.
- 류신 대사: 아미노산 류신(Leucine)의 대사 과정에서 마지막 단계의 역반응을 통해 아세토아세틸-CoA가 생성되기도 한다.
관련 질환 아세토아세틸-CoA의 대사에 관여하는 효소의 유전적 결함은 여러 유전성 질환과 연관되어 있다. 미토콘드리아 아세토아세틸-CoA 싸이올레이스(ACAT 유전자, 11번 염색체 q22.3-23.1 위치)의 돌연변이는 베타-케토싸이올레이스 결핍증(Beta-ketothiolase deficiency)을 유발하며, 이는 케톤체와 아이소류신(Isoleucine) 이화작용에 영향을 미치는 상염색체 열성 질환이다. 또한 미토콘드리아 HMG-CoA 생성효소의 돌연변이도 유사한 대사 장애를 일으킬 수 있다.
기타 응용 일부 세균(예: Ralstonia eutropha, Synechocystis PCC6803 균주)에서 아세토아세틸-CoA는 NADPH 의존성 아세토아세틸-CoA 환원효소(PhaB)에 의해 (R)-3-하이드록시뷰티릴-CoA로 환원되며, 이는 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)라는 생분해성 폴리에스터 중합체의 전구물질로 사용된다.
