Ce este un complex de piruvat dehidrogenază?

În acest articol vom explica disponibile, care este un complex piruvat dehidrogenază și biochimia procesului, pune în evidență structura de enzime și co-enzime, pentru a identifica rolul și importanța acestui complex în natură și viața umană. În plus, se va aborda posibilele consecințe ale încălcării scopului funcțional al complexului și momentul apariției lor.

Familiarizarea cu conceptul

Complexul piruvat dehidrogenază (PDH) este un complex de tip proteic, al cărui rol este de a oxida piruvatul ca urmare a decarboxilării. Acest complex conține 3 enzime, precum și două proteine ​​necesare pentru implementarea funcțiilor auxiliare. S-ar putea să funcționeze complexul de piruvatdehidrogenază, este necesar să existe anumiți cofactori. Cinci dintre ei: CCRM, nicotinamid adenin, flavin adenin dinucleotid, pirofosfat tiamină și lipoate.

Localizarea PDH in organisme bacteriene sunt concentrate în citoplasmă celulelor eucariote se păstrează în matricea mitocondriilor.

Conectarea cu decarboxilarea piruvatului

Valoarea complexului de piruvatdehidrogenază se află în reacția de oxidare a piruvatului. Luați în considerare esența acestui proces.

Mecanismul de oxidare a piruvatului sub influența decarboxilării este un proces de natură biochimică în care molecula CO este clivată₂ la singular, și urmată de atașarea acestei molecule la piruvatului și supus decarboxilarea aparținând coenzima A (CoA). Acesta este modul în care se creează acetil-KoA. Acest fenomen ocupă un loc intermediar între procesele de glicoliză și ciclul de acizi tricarboxilici. Procesul de dikarboksilirovaniya piruvat efectuate implicând complex MAC, care conține, așa cum sa menționat anterior, trei enzime și două proteine ​​de tip auxiliar.

Rolul coenzimelor

Pentru complexul piruvat dehidrogenază, enzimele joacă un rol crucial. Cu toate acestea, ei își pot începe activitatea numai în prezența a cinci coenzime sau grupuri de proteze, enumerate mai sus. Procesul în sine va conduce în cele din urmă la faptul că gruparea acil va intra în CoA-acetil. Vorbind de coenzima, este necesar să se știe că patru dintre ele aparțin derivații de vitamina tiamina, riboflavina, niacina si acid pantotenic.

Flavin adenin dinucleotid și nicotinamid adenin implicat transferul de electroni, și pirofosfat de tiamină, mulți cunoscuți ca intră în reacția de fermentație coenzima piruvatdekarboksilny.

Activarea grupului tiol

Coenzima acetilarea (A) - grup conține un tip tiol (-SH), care este foarte activ, este esențial și necesar pentru CCRM a funcționat ca o substanță care poate transfera gruparea acil pentru a forma un tiol și tioesterul. Esteri tioli (tioeteri) - au o rată relativ mare de hidroliză a naturii energiei libere, deoarece acestea au un potențial ridicat al transferului unei grupări acil la o varietate de molecule acceptor. De aceea, acetil CoA este denumit periodic CH activat₃COOH.

Transferul electronilor

În plus față de cele patru cofactorii având natura derivaților de vitamine, există 5-lea cofactor al complexului piruvat dehidrogenază, numit lipoate. Sunt inerente în tip 2 grupe tiol capabile să sufere efecte de oxidare reversibile, având ca rezultat formarea unui caracter de legături disulfurice (-S-S-), care este similar cu modul în care acest proces are loc între resturile aminokislotytsisteinnymi în proteine. Abilitatea de a oxida și de a recupera conferă lipoatului capacitatea de a transporta nu numai grupul acil, ci și electronii.

Trusă enzimatică

Dintre enzimele complexului piruvat dehidrogenază sunt incluse trei componente principale. Prima enzimă este piruvat dehidrogenaza (E₁). A doua enzimă este dihidrolipoildehidrogenaza (E₃). A treia este dihidrolipoiltransetilaza (E₂). Complexul piruvat dehidrogenază include aceste enzime, stocându-le într-un număr mare de exemplare. Numărul de copii ale fiecărei enzime poate fi diferit și, prin urmare, dimensiunea complexului poate varia foarte mult. Complexul PDH la mamifere atinge aproximativ 50 nanometri în diametru. Acesta este mai mult de 5-6 ori diametrul ribozomului. Astfel de complexe sunt foarte mari, astfel încât acestea pot fi distinse într-un microscop electronic.

Gram-pozitive PDH bacterie bacilul stearothermophilus în șaizeci sa are copii identice digidrolipoiltransatsetilazy, care la rândul lor, de tip dodecaedru pentagonal, cu un diametru de aproximativ 25 nanometri. Bacteria gram-pozitivă Escherichia coli conține douăzeci și patru de copii ale E₂, pisică. adaugă la sine un grup protetic de lipoat și stabilește o legătură amidică cu gruparea amino a reziduului de lizină care intră în E₂.

Dihidrolipotiltranseilaza este construită prin interacțiunea a 3 domenii cu diferențe funcționale. Acestea sunt: ​​un domeniu lipoil terminal amino care conține un reziduu de lizină și un domeniu de legare a lipoatomului (central E_1- și E₃) - domeniul intern al aciltransferazei, care include centrele de aciltransferază de tip activ.

Piruvatdehidrogenazei drojdie complex are în sine un singur domeniu de tip lipoilnogo, aceste mamifere au două domenii, iar bacteria Escherichia coli - trei. Secvența linker a aminoacizilor, care constă din douăzeci până la treizeci de resturi de aminoacizi, separă E₂, în timp ce reziduurile de alanine și proline intercalate cu resturile de aminoacizi care sunt încărcate. Acești linkeri au adesea forme extinse. Această caracteristică afectează faptul că împărtășesc 3 domenii.

Interdependența de origine

E₁ Centrul său activ stabilește o conexiune cu TTP și centrul activ E₃ - cu FAD. Enzima organismului uman E₁ conține sub forma unui tetramer, care constă din patru subunități: două E₁alfa și două E₁beta. Proteinele de reglementare sunt reprezentate ca proteină kinază și fosfoproteină fosfatază. Acest tip de structură (E₁-E₂-E₃) rămâne un element al conservatorismului în învățătura evoluționistă. Complexele cu structură și dispozitiv similar pot participa la o varietate de reacții diferite de cele standard, de exemplu, când sunt supuse oxidării alfa - ketoglutarat pe tot parcursul ciclului Krebs, este, de asemenea, oxidat și alfa - acidul keto, care sa format datorită eliminării catabolic aminoacizi cum ar fi valina, leucina și izoleucina ramificata.

Complexul piruvat dehidrogenază are enzima E₃, care apare și în alte complexe. Similitudinea structurii proteice, cofactorii și, de asemenea, mecanismele de reacție indică o origine comună. Lipoatul este atașat la lizina E₂, și creează un fel de "mână" care se poate deplasa din centrul activ E₁ la centrele active E₂ și E₃, care este de aproximativ 5 nm.

Eucariotele din complexul piruvat dehidrogenază conțin douăsprezece subunități ale E3BP (E₃ Proteină de legare de natură non-catalitică). Localizarea acestei proteine ​​nu este exact cunoscută. Există o ipoteză că această proteină înlocuiește un anumit subset al subunității. E₂ în PDH de vaci.

Comunicarea cu microorganisme

Acest complex este inerent la unele tipuri de bacterii de tip anaerob. Cu toate acestea, numărul de organisme bacteriene care au structura PDH în structura lor este mic. Funcțiile efectuate de complex în bacterii sunt, de regulă, reduse la procesele generale. De exemplu, rolul complexului de piruvatdehidrogenază în bacteria Zymonomonas mobilis este în fermentația alcoolică. Bacteriile piruvate în proporție de până la 98% vor fi cheltuite exact pentru astfel de scopuri. cele câteva procente rămase sunt oxidați la bioxid de carbon, nicotinamid adenin, acetil-CoA și t structura. d. Este interesant de complex piruvat dehidrogenază în Zimomonas Mobilis. Acest microorganism include patru enzime: E₁alpha, E₁beta, E₂ și E₃. În PDH a acestei bacterii există un domeniu lipoidic în E₁beta, ceea ce îl face unic. Complexul complexului este reprezentat de E₂, iar organizarea complexului are forma unui dodecaedru de tip pentagonal. Zymononas mobilis nu are o întreagă serie de enzime din ciclul acidului tricarboxilic și, prin urmare, PDH se ocupă numai de funcții anabolice.

PDH în om

Omul, ca și alte organisme vii, are gene implicate în codificarea PDH. În cromozomul X, gena E₁alfa - PDHA 1. Mecanismul de acțiune al complexului piruvat dehidrogenază este extrem de important rezultă din faptul că există peste treizeci de tipuri de alele mutante ale genei în cele de mai sus, si fiecare dintre mutatie duce la PDH-eșec. Simptomatologia bolii poate varia de la probleme de natură ușoară laktatatsidozovyh la defecte fatale în dezvoltarea unui organism. Bărbații care au un cromozom X care include o astfel de alelă așteaptă o moarte timpurie la o vârstă fragedă. Femelele sunt de asemenea supuse acestei boli, dar într-o măsură mai mică, problema în sine este de a inactiva oricare din cromozomul X.

Probleme de mutare

E₁beta - PDHB - se află pe al treilea cromozom. Numai două alele de tip mutant sunt cunoscute în această genă, care, fiind într-o poziție homozigotă, conduce la un rezultat fatal pe tot parcursul anului, care este asociat cu malformații.

Probabil, există și alte alele similare care pot provoca moartea la dezvoltarea completă a corpului. E₂ - DLAT - este concentrată pe cromozomul al unsprezecelea. Omenirea este conștientă de două alele ale acestei gene care vor crea probleme în viitor, dar o dietă adecvată poate compensa acest lucru. Există o mare probabilitate ca fătul să moară în interiorul uterului datorită altor mutații ale acestei gene. E₃ - dld - se află pe cel de-al șaptelea cromozom și include un număr mare de alele. Un procent destul de mare dintre acestea conduce la apariția unor boli genetice care vor fi asociate cu o încălcare a metabolismului aminoacizilor.

concluzie

Am examinat cât de important este complexul de piruvatdehidrogenază pentru organismele vii. Reacțiile care au loc în ea, au ca scop principal decarboxilarea piruvatului prin oxidare, iar PDH foarte specializate, dar în diferite condiții, în prezența anumitor motive și pot îndeplini și alte funcții de caracter, cum ar fi să participe la fermentație. De asemenea, am constatat că complexele de tip de proteine, sunt implicate în oxidarea piruvatului, compus din cele cinci enzime care sunt capabile să funcționeze numai în prezența a cinci cofactori. Orice modificare în algoritmul mecanismului complex de decarboxilare poate provoca boli grave și chiar să conducă la moartea individului.