Малат-аспартатный челнок
Малат -аспартатный челнок (иногда просто малатный челнок ) — биохимическая система перемещения электронов, образующихся в ходе гликолиза , через полупроницаемую внутреннюю мембрану митохондрии для окислительного фосфорилирования у эукариот . Эти электроны входят в цепь переноса электронов митохондрий через восстановительные эквиваленты с образованием АТФ . Челночная система необходима, поскольку внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для НАДН , основного восстанавливающего эквивалента цепи переноса электронов. Чтобы обойти это, малат переносит восстанавливающие эквиваленты через мембрану.
Компоненты
[ редактировать ]Челнок состоит из четырех белковых частей:
- малатдегидрогеназа в митохондриальном матриксе и межмембранном пространстве.
- аспартатаминотрансфераза в митохондриальном матриксе и межмембранном пространстве.
- антипортер малат-альфа-кетоглутарат во внутренней мембране. [1]
- глутамат-аспартатный антипортер во внутренней мембране. [1]
Механизм
[ редактировать ]Основным ферментом малат-аспартатного челнока является малатдегидрогеназа. Малатдегидрогеназа присутствует в челночной системе в двух формах: митохондриальная малатдегидрогеназа и цитозольная малатдегидрогеназа. Две малатдегидрогеназы различаются по расположению и структуре и катализируют реакции в противоположных направлениях в этом процессе.
Сначала в цитозоле малатдегидрогеназа катализирует реакцию оксалоацетата и НАДН с образованием малата и НАД. + . В этом процессе два электрона образуются из НАДН, а сопутствующий H + , присоединяются к оксалоацетату с образованием малата.
После образования малата первый антипортер (малат- альфа-кетоглутарат ) импортирует малат из цитозоля в митохондриальный матрикс, а также одновременно экспортирует альфа-кетоглутарат из матрикса в цитозоль. После того, как малат достигает митохондриального матрикса, он преобразуется митохондриальной малатдегидрогеназой в оксалоацетат, при этом НАД + восстанавливается двумя электронами с образованием НАДН. Затем оксалоацетат трансформируется в аспартат (поскольку оксалоацетат не может транспортироваться в цитозоль) под действием митохондриальной аспартатаминотрансферазы. Поскольку аспартат представляет собой аминокислоту, к оксалоацетату необходимо добавить аминорадикал. Его обеспечивает глутамат, который при этом под действием того же фермента превращается в альфа-кетоглутарат.
Второй антипортер ( глутамат-аспартатный антипортер ) импортирует глутамат из цитозоля в матрикс и экспортирует аспартат из матрикса в цитозоль. Попадая в цитозоль, аспартат превращается цитозольной аспартатаминотрансферазой в оксалоацетат.
Конечный эффект малатно-аспартатного челнока является чисто окислительно-восстановительным : НАДН в цитозоле окисляется до НАД. + и НАД + в матрице восстанавливается до НАДН. НАД + Затем в цитозоле его можно снова восстановить в ходе еще одного раунда гликолиза, а НАДН в матриксе можно использовать для передачи электронов в цепь переноса электронов, чтобы можно было синтезировать АТФ.
Поскольку малатно-аспартатный челнок регенерирует НАДН внутри митохондриального матрикса, он способен максимизировать количество АТФ, образующихся при гликолизе (3/НАДН), что в конечном итоге приводит к чистому приросту в 38 молекул АТФ на молекулу метаболизируемой глюкозы. Сравните это с глицерин-3-фосфатным челноком , который снижает FAD. + для производства ФАДН 2 , отдает электроны пулу хинонов в цепи переноса электронов и способен генерировать только 2 АТФ на каждый НАДН, образующийся при гликолизе (что в конечном итоге приводит к чистому приросту в 36 АТФ на метаболизированную глюкозу). (Эти количества АТФ являются прехемиосмотическими и должны быть уменьшены в свете работ Митчелла и многих других. [ нужна ссылка ] . Каждый НАДН производит только 2,5 АТФ, а каждый ФАДН 2 производит только 1,5 АТФ. Следовательно, количество АТФ на глюкозу должно быть уменьшено до 32 с 38 и до 30 с 36. Дополнительный H + необходимый для введения неорганического фосфата во время окислительного фосфорилирования, также способствует числам 30 и 32).
Регулирование
[ редактировать ]Активность малат-аспартатного челнока модулируется метилированием аргинина малатдегидрогеназы 1 (MDH1). Белок аргинин-N-метилтрансфераза CARM1 метилирует и ингибирует MDH1, нарушая его димеризацию, что подавляет малат-аспартатный челночный ход и ингибирует дыхание митохондрий раковых клеток поджелудочной железы . [2]
Интерактивная карта маршрутов
[ редактировать ]Нажмите на гены, белки и метаболиты ниже, чтобы перейти к соответствующим статьям. [§ 1]
- ^ Интерактивную карту маршрутов можно редактировать на WikiPathways: «Гликолиз-Глюконеогенез_WP534» .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Лу, М; Чжоу, Л; Стэнли, туалет; Кабрера, Мэн; Сайдел, генеральный директор; Ю, Х (2008). «Роль малатно-аспартатного челнока в метаболическом ответе на ишемию миокарда» . Дж. Теория. Биол . 254 (2): 466–75. Бибкод : 2008JThBi.254..466L . дои : 10.1016/j.jtbi.2008.05.033 . ПМЦ 2572303 . ПМИД 18603266 .
- ^ Ван Ю.П., Чжоу В., Ван Дж., Хуан Х., Цзо Ю., Ван Т.С., Гао Х., Сюй Ю.В., Цзоу С.В., Лю Ю.Б., Ченг Дж.К., Лэй Ц.И. (ноябрь 2016 г.). «Аргинин-метилирование MDH1 с помощью CARM1 ингибирует метаболизм глутамина и подавляет рак поджелудочной железы» . Молекулярная клетка . 64 (4): 673–87. doi : 10.1016/j.molcel.2016.09.028 . ПМИД 27840030 .
- Монти Кригер; Мэтью П. Скотт; Мацудайра, Пол Т.; Лодиш, Харви Ф.; Дарнелл, Джеймс Э.; Лоуренс Зипурски; Кайзер, Крис; Арнольд Берк (2003). Молекулярно-клеточная биология, пятое издание . Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 0-7167-4366-3 .