Пируватдегидрогеназа
| пируватдегидрогеназа (переносящая ацетил) | |||
|---|---|---|---|
 Кристаллографическая структура пируватдегидрогеназы (ПДГ). PH представляет собой шестидоменный димер с областями α (синий), α’ (желтый), β (красный) и β’ (бирюзовый), обозначенными разными цветами. Тиаминпирофосфат (TPP) показан в форме серого шарика и палочки, два иона магния - фиолетового цвета, подвергающиеся металлическому лигированию с TPP, и два иона калия - оранжевого цвета. [1] | |||
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 1.2.4.1 | ||
| Номер CAS. | 9014-20-4 | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| Генная онтология | АмиГО / QuickGO | ||
| |||
Пируватдегидрогеназа — фермент , катализирующий реакцию пирувата и липоамида с образованием ацетилированного дигидролипоамида и диоксида углерода . Для преобразования требуется кофермент тиаминпирофосфат .
(PDC) , называемый E1 Пируватдегидрогеназа обычно встречается как компонент пируватдегидрогеназного комплекса . PDC состоит из других ферментов, называемых E2 и E3. В совокупности E1-E3 преобразуют пируват , НАД. + , кофермент А в ацетил-КоА , CO 2 и НАДН. Преобразование имеет решающее значение, поскольку ацетил-КоА затем может использоваться в цикле лимонной кислоты для осуществления клеточного дыхания . [2] Чтобы отличить этот фермент от PDC, его систематически называют пируватдегидрогеназой (переносящей ацетил) .
Механизм
[ редактировать ]
Тиаминпирофосфат (TPP) превращается в илид путем депротонирования. Илид атакует кетоновую группу пирувата. Образующийся аддукт декарбоксилируется . Образующийся 1,3-диполь восстановительно ацетилирует липоамид-Е2. [2]
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 путем наложения V-конформации, которая приводит атом N4' аминопиримидина внутримолекулярной водородной связи с атомом С2 тиазолия. Эта уникальная комбинация контактов и конформаций TPP в конечном итоге приводит к образованию реакционноспособного C2-карбаниона. После того как кофактор TPP декарбоксилирует пируват, ацетильная часть становится гидроксиэтильным производным, ковалентно связанным с TPP. [1]
Структура
[ редактировать ]Е1 представляет собой мультимерный белок. E1 млекопитающих, включая E1 человека, являются тетрамерными и состоят из двух α- и двух β-субъединиц. [1] Некоторые бактериальные E1, в том числе E1 Escherichia coli , состоят из двух сходных субъединиц, размер каждой из которых равен сумме молекулярных масс α- и β-субъединиц. [3]
Активный сайт
[ редактировать ]
E1 имеет два каталитических центра, каждый из которых обеспечивает тиаминпирофосфат ( TPP ) и ион магния в качестве кофакторов. α-субъединица связывает ион магния и пирофосфатный фрагмент, тогда как β-субъединица связывает пиримидиновый фрагмент TPP , вместе образуя каталитический сайт на границе раздела субъединиц. [1]
Активный центр пируватдегидрогеназы (изображение создано из PDB : 1NI4 ) удерживает TPP посредством лигирования металла с ионом магния (фиолетовая сфера) и посредством водородных связей с аминокислотами. Хотя в активном центре можно обнаружить 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 образовании водородных связей, удерживая их. ТПП и пируват (здесь не показаны) в активном центре. Аминокислоты показаны в виде проводов, а TPP — в форме шариков и палочек. Активный центр также способствует переносу ацила на TPP в липоамид, ожидающий E2. [1]
Регулирование
[ редактировать ]Фосфорилирование E1 киназой пируватдегидрогеназы (PDK) инактивирует E1, а затем и весь комплекс. ПДК ингибируется дихлоруксусной кислотой и пируватом , что приводит к образованию большего количества активной нефосфорилированной ПДГ. [4] Фосфорилирование обращается вспять фосфатазой пируватдегидрогеназы , которая стимулируется инсулином , PEP и AMP , но конкурентно ингибируется АТФ , НАДН и ацетил-КоА .
Патология
[ редактировать ]Пируватдегидрогеназа подвергается воздействию аутоантигена, известного как антимитохондриальные антитела (АМА), что приводит к прогрессирующему разрушению мелких желчных протоков печени, что приводит к первичному билиарному циррозу печени . Эти антитела, по-видимому, распознают окисленный белок, возникший в результате воспалительных иммунных реакций. Некоторые изЭти воспалительные реакции могут быть связаны с чувствительностью к глютену , поскольку в одном исследовании более 50% пациентов с острой печеночной недостаточностью обнаруживали немитохондриальные аутоантитела против тканевой трансглутаминазы . [5] Другие митохондриальные аутоантигенывключают оксоглутаратдегидрогеназу и комплекс дегидрогеназы альфа-кетокислот с разветвленной цепью , которые представляют собой антигены, распознаваемые антимитохондриальными антителами .
Повышенная активность пируватдегидрогеназы (ПДГ) может вызывать индуцированное онкогенами клеточное старение , а также способствовать старению. [6] Снижение активности митохондриальной ПДГ с возрастом было показано в сердце, а также в некоторых областях мозга ( полосатое тело и ствол мозга ). [6]
Дефицит пируватдегидрогеназы (ПДГ) — врожденное дегенеративное заболевание обмена веществ, возникающее в результате мутации комплекса пируватдегидрогеназы (ПДК), расположенного на Х-хромосоме. Хотя дефекты были выявлены во всех трех ферментах комплекса, преимущественно виновата субъединица E1-α. 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 питанием, учащенным дыханием и смертельными случаями. [7]
Примеры
[ редактировать ]Человеческие белки, обладающие активностью пируватдегидрогеназы, включают:
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Родственные ферменты
[ редактировать ]У бактерий существует форма пируватдегидрогеназы (также называемая пируватоксидазой, EC 1.2.2.2), которая связывает окисление пирувата в ацетат и диоксид углерода с восстановлением ферроцитохрома. В E. coli этот фермент кодируется геном оспы B , а белок имеет кофактор флавин. [8] Этот фермент повышает эффективность роста кишечной палочки в аэробных условиях. [9]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и PDB : 1ni4 ; Цишак Э.М., Корочкина Л.Г., Доминиак П.М., Сидху С., Патель М.С. (июнь 2003 г.). «Структурная основа переворачивающегося действия тиаминпирофосфат-зависимых ферментов, выявленных пируватдегидрогеназой человека» . Ж. Биол. Хим . 278 (23): 21240–6. дои : 10.1074/jbc.M300339200 . hdl : 2060/20030106063 . ПМИД 12651851 .
- ^ Jump up to: а б Дж. М. Берг; Дж. Л. Тимочко, Л. Страйер (2007). Биохимия (6-е изд.). Фриман. ISBN 978-0-7167-8724-2 .
- ^ Арджунан П., Немерия Н., Бранскилл А., Чандрасекхар К., Сакс М., Ян Ю. и др. (апрель 2002 г.). «Структура компонента мультиферментного комплекса пируватдегидрогеназы E1 из Escherichia coli при разрешении 1,85 А». Биохимия . 41 (16): 5213–21. дои : 10.1021/bi0118557 . ПМИД 11955070 .
- ^ Джеймс, третий номер (июль 2015 г.). «Функциональный ответ изолированного, перфузируемого нормоксического сердца на активацию пируватдегидрогеназы дихлорацетатом и пируватом» . Арка Пфлюгерса . 468 (1): 131–42. дои : 10.1007/s00424-015-1717-1 . ПМК 4701640 . ПМИД 26142699 .
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Люнг П.С., Россаро Л., Дэвис П.А. и др. (2007). «Антимитохондриальные антитела при острой печеночной недостаточности: последствия первичного билиарного цирроза» . Гепатология . 46 (5): 1436–42. дои : 10.1002/hep.21828 . ПМЦ 3731127 . ПМИД 17657817 .
- ^ Jump up to: а б Вич Р.Л., Брэдшоу ПК, Кинг М.Т. (2017). «Кетоновые тела имитируют продлевающие жизнь свойства ограничения калорий» . ИУБМБ Жизнь . 69 (5): 305–314. дои : 10.1002/iub.1627 . ПМИД 28371201 . S2CID 19807849 .
- ^ Дефицит комплекса пируватдегидрогеназы в электронной медицине
- ^ Рекни М.А., Хагер LP (1982). «Восстановление нативной Escherichia coli пируватоксидазы из мономеров апофермента и FAD» . Ж. Биол. Хим . 257 (21): 12878–86. дои : 10.1016/S0021-9258(18)33597-X . ПМИД 6752142 .
- ^ Абдель-Хамид А.М., Эттвуд М.М., Гость-младший (2001). «Пируватоксидаза способствует аэробной эффективности роста Escherichia coli » . Микробиология . 147 (Часть 6): 1483–98. дои : 10.1099/00221287-147-6-1483 . ПМИД 11390679 .
- Очоа С (1954). «Ферментативные механизмы в цикле лимонной кислоты». Достижения энзимологии и смежных областей молекулярной биологии . Достижения в энзимологии и смежных областях молекулярной биологии. Том. 15. С. 183–270. дои : 10.1002/9780470122600.ch5 . ISBN 9780470122600 . ПМИД 13158180 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - Скриба П., Хольцер Х (1961). «Экстракция альфа-гидроксиатил-2-тиаминпирофосфата пируватоксидазой из сердечной мышцы свиньи». Биохим. З. 334 : 473-486.
- Перхам Р.Н. (2000). «Качающиеся плечи и качающиеся домены в многофункциональных ферментах: каталитические машины для многостадийных реакций». Ежегодный обзор биохимии . 69 (1): 961–1004. doi : 10.1146/annurev.biochem.69.1.961 . ПМИД 10966480 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Пируват + дегидрогеназа-Е1 в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- http://www.brookscole.com/chemistry_d/templates/student_resources/shared_resources/animations/pdc/pdc.html Архивировано 24 июля 2012 г. в Wayback Machine.
- PDBe-KB предоставляет обзор всей информации о структуре, доступной в PDB для пируватдегидрогеназы человека (липоамида) альфа 1.
- PDBe-KB предоставляет обзор всей информации о структуре, доступной в PDB для бета-пируватдегидрогеназы (липоамида) человека.
