Пируватдегидрогеназа - Pyruvate dehydrogenase

пируватдегидрогеназа (переносящая ацетил)
PDwhole1.jpg
Кристаллографическая структура пируватдегидрогеназы (ПДГ). PH представляет собой димер с шестью доменами с областями α (синий), α '(желтый), β (красный) и β' (бирюзовый), обозначенными разными цветами. Пирофосфат тиамина (ТФФ) показан серым цветом в виде шарика и палочек, два иона магния фиолетовым цветом подвергаются металлической связи с ТФФ, а два иона калия - оранжевым.
Идентификаторы
ЕС нет. 1.2.4.1
№ CAS 9014-20-4
Базы данных
IntEnz Просмотр IntEnz
BRENDA BRENDA запись
ExPASy Просмотр NiceZyme
КЕГГ Запись в KEGG
MetaCyc метаболический путь
ПРИАМ профиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтология Amigo / QuickGO

Пируватдегидрогеназа - это фермент, который катализирует реакцию пирувата и липоамида с образованием ацетилированного дигидролипоамида и диоксида углерода . Для преобразования необходим кофермент тиаминпирофосфат .

PyruvateDehyRxn.png

Пируватдегидрогеназа обычно встречается как компонент, называемый E1, пируватдегидрогеназного комплекса (PDC). PDC состоит из других ферментов, называемых E2 и E3. Совместно E1-E3 превращает пируват , NAD + , кофермент A в ацетил-CoA , CO 2 и NADH. Преобразование имеет решающее значение, потому что ацетил-КоА может затем использоваться в цикле лимонной кислоты для осуществления клеточного дыхания . Чтобы отличить этот фермент от PDC, его систематически называют пируватдегидрогеназой (переносящей ацетил) .

Механизм

Упрощенный механизм реакции пируватдегидрогеназы. Кофермент TPP показан с сокращенными заместителями.

Пирофосфат тиамина (TPP) превращается в илид путем депротонирования. Илид атакует кетонную группу пирувата. Образующиеся аддукты декарбоксилаты . Полученный 1,3-диполь восстанавливает ацетилирование липоамида-E2.

Что касается деталей, биохимические и структурные данные для E1 выявили механизм активации кофермента TPP путем образования консервативной водородной связи с остатком глутамата (Glu59 в человеческом E1) и наложения V-конформации, которая приводит к N4 'атому аминопиримидина к внутримолекулярной водородной связи с атомом С2 тиазолия. Эта уникальная комбинация контактов и конформаций TPP в конечном итоге приводит к образованию реактивного C2-карбаниона. После того как кофактор TPP декарбоксилат пирувата, ацетильная часть становится гидроксиэтильным производным, ковалентно присоединенным к TPP.

Состав

E1 - мультимерный белок. Е1 млекопитающих, включая Е1 человека, являются тетрамерными и состоят из двух α- и двух β-субъединиц. Некоторые бактериальные E1, включая E1 из Escherichia coli , состоят из двух одинаковых субъединиц, каждая из которых равна сумме молекулярных масс α- и β-субъединиц.

Субъединица Е1 пируватдегидрогеназы E. coli . Цвета представляют разные цепочки. Структура определена Arjunan et al. Биохимия 2002. Создано с помощью PyMol.

.

Активный сайт

PDActiveSite2.jpg

E1 имеет два каталитических центра, каждый из которых обеспечивает пирофосфат тиамина ( TPP ) и ион магния в качестве кофакторов. Α-субъединица связывает ион магния и пирофосфатный фрагмент, в то время как β-субъединица связывает пиримидиновый фрагмент TPP , вместе образуя каталитический сайт на границе раздела субъединиц.

Активный сайт для пирувата - дегидрогеназы (изображения , созданной из PDB : 1NI4 ) проводит ТЭС через металлическое лигирования ион магния (фиолетовую область) и через водородные связи с аминокислотами. В то время как в активном центре можно найти более 20 аминокислот, аминокислоты Tyr 89, Arg 90, Gly 136, Val 138, Asp 167, Gly 168, Ala 169, Asn, 196 и His 263 фактически участвуют в водородных связях, чтобы удерживать TPP и пируват (здесь не показаны) в активном сайте. Аминокислоты показаны в виде проволок, а TPP имеет форму шарика и палочек. Активный сайт также способствует переносу ацила на TPP в липоамид, ожидающий на E2.

Регулирование

Фосфорилирование E1 киназой пируватдегидрогеназы (PDK) инактивирует E1, а затем и весь комплекс. PDK ингибируется дихлоруксусной кислотой и пируватом , что приводит к увеличению количества активного, нефосфорилированного PDH. Фосфорилирование отменяется фосфатазой пируватдегидрогеназы , которая стимулируется инсулином , PEP и AMP , но конкурентно ингибируется ATP , NADH и Acetyl-CoA .

Регулирование пируватдегидрогеназы

Патология

Пируватдегидрогеназа нацелена на аутоантиген, известный как антимитохондриальные антитела (АМА), что приводит к прогрессирующему разрушению мелких желчных протоков печени, что приводит к первичному билиарному циррозу . Эти антитела, по-видимому, распознают окисленный белок, возникший в результате воспалительных иммунных реакций. Некоторые из этих воспалительных реакций могут быть связаны с чувствительностью к глютену, поскольку более 50% пациентов с острой печеночной недостаточностью в одном исследовании показали немитохондриальные аутоантитела против тканевой трансглутаминазы . Другие митохондриальные аутоантигены включают оксоглутаратдегидрогеназу и комплекс дегидрогеназы альфа-кетокислот с разветвленной цепью , которые являются антигенами, распознаваемыми антимитохондриальными антителами .

Дефицит пируватдегидрогеназы (ПДГ) - это врожденное дегенеративное метаболическое заболевание, возникающее в результате мутации комплекса пируватдегидрогеназы (PDC), расположенного на Х-хромосоме. Хотя дефекты были идентифицированы во всех 3 ферментах комплекса, субъединица E1-α преимущественно является виновником. Нарушение цикла лимонной кислоты из-за дефицита ПДГ лишает организм энергии и приводит к аномальному накоплению лактата. Дефицит ПДГ является частой причиной лактоацидоза у новорожденных и часто проявляется тяжелой летаргией, плохим кормлением, тахипноэ и случаями смерти.

Примеры

Белки человека, обладающие активностью пируватдегидрогеназы, включают:

Пируватдегидрогеназа (липоамид) альфа 1
Идентификаторы
Условное обозначение PDHA1
Альт. символы PDHA
Ген NCBI 5160
HGNC 8806
OMIM 300502
RefSeq NM_000284
UniProt P08559
Прочие данные
Номер ЕС 1.2.4.1
Locus Chr. X p22.1
пируватдегидрогеназа (липоамид) альфа 2
Идентификаторы
Условное обозначение PDHA2
Альт. символы PDHAL
Ген NCBI 5161
HGNC 8807
OMIM 179061
RefSeq NM_005390
UniProt P29803
Прочие данные
Номер ЕС 1.2.4.1
Locus Chr. 4 q22-q23
пируватдегидрогеназа (липоамид) бета
Идентификаторы
Условное обозначение PDHB
Альт. символы PHE1B
Ген NCBI 5162
HGNC 8808
OMIM 179060
RefSeq NM_000925
UniProt P11177
Прочие данные
Номер ЕС 1.2.4.1
Locus Chr. 3 п.21.1-14.2

Родственные ферменты

У бактерий существует форма пируватдегидрогеназы (также называемая пируватоксидазой, EC 1.2.2.2), которая связывает окисление пирувата до ацетата и диоксида углерода с восстановлением ферроцитохрома. В E. coli этот фермент кодируется геном оспы B , а белок имеет кофактор флавина. Этот фермент увеличивает эффективность роста кишечной палочки в аэробных условиях.

Смотрите также

использованная литература

  • Очоа С (1954). «Ферментативные механизмы в цикле лимонной кислоты». Достижения в энзимологии и смежных областях молекулярной биологии . Достижения в энзимологии и смежных областях биохимии . Достижения в энзимологии и смежных областях молекулярной биологии. 15 . С. 183–270. DOI : 10.1002 / 9780470122600.ch5 . ISBN 9780470122600. PMID  13158180 .
  • Скриба П., Хольцер Х (1961). "Gewinnung von alphaHydroxyathyl-2-thiaminpyrophosphat mit Pyruvatoxydase aus Schweineherzmuskel". Biochem. Z . 334 : 473–486.
  • Перхам Р.Н. (2000). «Качающиеся рычаги и качающиеся домены в многофункциональных ферментах: каталитические машины для многоступенчатых реакций». Ежегодный обзор биохимии . 69 (1): 961–1004. DOI : 10.1146 / annurev.biochem.69.1.961 . PMID  10966480 .

внешние ссылки