Глицеролфосфатный челнок

Глицерол -3-фосфатный челнок — это механизм, используемый в скелетных мышцах и мозге. ^[1] который регенерирует НАД ⁺ из НАДН , побочного продукта гликолиза . НАДН является восстанавливающим эквивалентом , который сохраняет электроны, образующиеся в цитоплазме во время гликолиза. НАДН должен транспортироваться в митохондрии, чтобы войти в путь окислительного фосфорилирования . Однако внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для НАДН и содержит только транспортную систему для НАД. ⁺. В зависимости от типа ткани либо глицерин-3-фосфатный челночный путь, либо малат-аспартатный челночный путь. для транспортировки электронов из цитоплазматического НАДН в митохондрии используется ^[2]

Челнок состоит из двух белков, действующих последовательно. Цитоплазматическая глицерин-3-фосфатдегидрогеназа (цГФД) переносит электронную пару от НАДН к дигидроксиацетонфосфату (ДГАФ), образуя глицерин-3-фосфат (Г3Ф) и регенерируя НАД. ⁺ необходим для выработки энергии посредством гликолиза. ^[3] Митохондриальная глицерин-3-фосфатдегидрогеназа (mGPD) затем катализирует окисление G3P с помощью FAD , регенерируя DHAP в цитозоле и образуя FADH ₂ в митохондриальном матриксе. ^[4] У млекопитающих его активность по транспортировке восстанавливающих эквивалентов через митохондриальную мембрану является вторичной по отношению к малатно-аспартатному челноку.

История

Глицеролфосфатный челнок был впервые охарактеризован как основной путь транспорта митохондриального гидрида в летательных мышцах мух . ^[5]^[6] Первоначально считалось, что у млекопитающих эта система будет неактивна из-за преобладания активности лактатдегидрогеназы над активностью глицерин-3-фосфатдегидрогеназы 1 (GPD1). ^[5]^[7] до тех пор, пока высокая активность GPD1 и GPD2 не была продемонстрирована в бурой жировой ткани млекопитающих и ß-островках поджелудочной железы . ^[8]^[9]^[10]^[11]

Реакция

В этом челноке фермент, называемый цитоплазматической глицерин-3-фосфатдегидрогеназой 1 (GPD1 или cGPD), превращает дигидроксиацетонфосфат (2) в глицерин-3-фосфат (1), окисляя одну молекулу НАДН до НАД. ⁺ как в следующей реакции:

Глицерол-3-фосфат превращается обратно в дигидроксиацетонфосфат с помощью связанной с внутренней мембраной митохондриальной глицерин-3-фосфатдегидрогеназы 2 (GPD2 или mGPD), на этот раз восстанавливая одну молекулу связанного с ферментом флавинадениндинуклеотида (FAD) до _FADH2 . Затем ФАДН ₂ восстанавливает кофермент Q (убихинон до убихинола), электроны которого вступают в окислительное фосфорилирование . ^[12] Эта реакция необратима. ^[13] Эти электроны обходят Комплекс I цепи переноса электронов , что делает челночный транспорт глицерин-3-фосфата менее энергетически эффективным по сравнению с окислением НАДН Комплексом I. ^[14]

См. также

Ссылки

^ Бланко, Антонио; Бланко, Густаво (01 января 2017 г.), Бланко, Антонио; Бланко, Густаво (ред.), «Глава 9 - Биологическое окисление: биоэнергетика» , Медицинская биохимия , Academic Press, стр. 177–204, doi : 10.1016/b978-0-12-803550-4.00009-4 , ISBN 978-0-12-803550-4 , получено 14 мая 2023 г.
^ Багаван, Невада (01 января 2002 г.), Багаван, Невада (редактор), «ГЛАВА 14 - Транспорт электронов и окислительное фосфорилирование» , Медицинская биохимия (четвертое издание) , Сан-Диего: Academic Press, стр. 247–274, doi : 10.1016/b978-012095440-7/50016-0 , ISBN 978-0-12-095440-7 , получено 14 мая 2023 г.
^ «GPD1 глицерин-3-фосфатдегидрогеназа 1 [Homo sapiens (человек)] – Ген – NCBI» . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 03 мая 2021 г.
^ «GPD2 глицерин-3-фосфатдегидрогеназа 2 [Homo sapiens (человек)] – Ген – NCBI» . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 03 мая 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б Эстабрук Р.В., Сактор Б (октябрь 1958 г.). «Альфа-глицерофосфатоксидаза митохондрий летательных мышц» . Журнал биологической химии . 233 (4): 1014–9. дои : 10.1016/S0021-9258(18)64696-4 . ПМИД 13587533 .
^ Сактор Б., Дик А. (октябрь 1962 г.). «Пути транспорта водорода при окислении экстрамитохондриально восстановленных дифосфопиридиновых нуклеотидов в летательных мышцах» . Журнал биологической химии . 237 (10): 3259–63. дои : 10.1016/S0021-9258(18)50156-3 . ПМИД 13975951 .
^ Боксер Г.Э., Шонк С.Э. (январь 1960 г.). «Низкие уровни растворимой DPN-связанной альфа-глицерофосфатдегидрогеназы в опухолях». Исследования рака . 20 : 85–91. ПМИД 13803504 .
^ Окава К.И., Фогт М.Т., Фарбер Э. (май 1969 г.). «Необычайно высокая активность митохондриальной альфа-глицерофосфатдегидрогеназы в бурой жировой ткани крыс» . Журнал клеточной биологии . 41 (2): 441–9. дои : 10.1083/jcb.41.2.441 . ПМК 2107766 . ПМИД 5783866 .
^ Хоустек Дж., Кэннон Б., Линдберг О. (1975). «Глицерол-3-фосфатный челнок и его роль в промежуточном метаболизме бурой жировой ткани хомяка» . Европейский журнал биохимии . 54 (1): 11–18. дои : 10.1111/j.1432-1033.1975.tb04107.x . ПМИД 168075 .
^ Ратнер П.Л., Фишер М., Буркарт Д., Кук-младший, Козак Л.П. (апрель 1981 г.). «Роль уровней мРНК и клеточной локализации в контроле экспрессии sn-глицерин-3-фосфатдегидрогеназы в тканях мыши» . Журнал биологической химии . 256 (7): 3576–9. дои : 10.1016/S0021-9258(19)69647-X . ПМИД 6782104 .
^ Коза Р.А., Козак Ю.К., Браун Л.Дж., Лейтер Э.Х., Макдональд М.Дж., Козак Л.П. (декабрь 1996 г.). «Последовательность и тканезависимая экспрессия РНК мышиной FAD-связанной глицерин-3-фосфатдегидрогеназы». Архив биохимии и биофизики . 336 (1): 97–104. дои : 10.1006/abbi.1996.0536 . ПМИД 8951039 .
^ Страйер, Люберт; Берг, Джереми Марк; Тимочко, Джон Л. (2007). Биохимия . Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-8724-2 . Архивировано из оригинала 18 мая 2007 г.
^ Шен В., Вэй Ю., Даук М. и др. (февраль 2006 г.). «Участие глицерин-3-фосфатдегидрогеназы в модуляции соотношения НАДН/НАД+ свидетельствует о митохондриальном челноке глицерин-3-фосфата у арабидопсиса» . Растительная клетка . 18 (2): 422–41. дои : 10.1105/tpc.105.039750 . ПМЦ 1356549 . ПМИД 16415206 .
^ Мрачек, Томас; Драгота, Зденек; Хоуштек, Йозеф (01 марта 2013 г.). «Функция и роль митохондриальной глицерин-3-фосфатдегидрогеназы в тканях млекопитающих» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1827 (3): 401–410. дои : 10.1016/j.bbabio.2012.11.014 . ISSN 0005-2728 . ПМИД 23220394 .

Внешние ссылки

http://chemistry.elmhurst.edu/vchembook/601гликолизсум.html Архивировано 24 июня 2020 г. в Wayback Machine (описывается шаттл в контексте гликолиза).

[1] Бланко, Антонио; Бланко, Густаво (01 января 2017 г.), Бланко, Антонио; Бланко, Густаво (ред.), «Глава 9 - Биологическое окисление: биоэнергетика» , Медицинская биохимия , Academic Press, стр. 177–204, doi : 10.1016/b978-0-12-803550-4.00009-4 , ISBN 978-0-12-803550-4 , получено 14 мая 2023 г.

[2] Багаван, Невада (01 января 2002 г.), Багаван, Невада (редактор), «ГЛАВА 14 - Транспорт электронов и окислительное фосфорилирование» , Медицинская биохимия (четвертое издание) , Сан-Диего: Academic Press, стр. 247–274, doi : 10.1016/b978-012095440-7/50016-0 , ISBN 978-0-12-095440-7 , получено 14 мая 2023 г.

[3] «GPD1 глицерин-3-фосфатдегидрогеназа 1 [Homo sapiens (человек)] – Ген – NCBI» . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 03 мая 2021 г.

[4] «GPD2 глицерин-3-фосфатдегидрогеназа 2 [Homo sapiens (человек)] – Ген – NCBI» . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 03 мая 2021 г.

[Estabrook1958-5] Jump up to: ^а ^б Эстабрук Р.В., Сактор Б (октябрь 1958 г.). «Альфа-глицерофосфатоксидаза митохондрий летательных мышц» . Журнал биологической химии . 233 (4): 1014–9. дои : 10.1016/S0021-9258(18)64696-4 . ПМИД 13587533 .

[Sacktor1962-6] Сактор Б., Дик А. (октябрь 1962 г.). «Пути транспорта водорода при окислении экстрамитохондриально восстановленных дифосфопиридиновых нуклеотидов в летательных мышцах» . Журнал биологической химии . 237 (10): 3259–63. дои : 10.1016/S0021-9258(18)50156-3 . ПМИД 13975951 .

[Boxer1960-7] Боксер Г.Э., Шонк С.Э. (январь 1960 г.). «Низкие уровни растворимой DPN-связанной альфа-глицерофосфатдегидрогеназы в опухолях». Исследования рака . 20 : 85–91. ПМИД 13803504 .

[Ohkawa1969-8] Окава К.И., Фогт М.Т., Фарбер Э. (май 1969 г.). «Необычайно высокая активность митохондриальной альфа-глицерофосфатдегидрогеназы в бурой жировой ткани крыс» . Журнал клеточной биологии . 41 (2): 441–9. дои : 10.1083/jcb.41.2.441 . ПМК 2107766 . ПМИД 5783866 .

[Houstek1975-9] Хоустек Дж., Кэннон Б., Линдберг О. (1975). «Глицерол-3-фосфатный челнок и его роль в промежуточном метаболизме бурой жировой ткани хомяка» . Европейский журнал биохимии . 54 (1): 11–18. дои : 10.1111/j.1432-1033.1975.tb04107.x . ПМИД 168075 .

[Ratner1981-10] Ратнер П.Л., Фишер М., Буркарт Д., Кук-младший, Козак Л.П. (апрель 1981 г.). «Роль уровней мРНК и клеточной локализации в контроле экспрессии sn-глицерин-3-фосфатдегидрогеназы в тканях мыши» . Журнал биологической химии . 256 (7): 3576–9. дои : 10.1016/S0021-9258(19)69647-X . ПМИД 6782104 .

[Koza1996-11] Коза Р.А., Козак Ю.К., Браун Л.Дж., Лейтер Э.Х., Макдональд М.Дж., Козак Л.П. (декабрь 1996 г.). «Последовательность и тканезависимая экспрессия РНК мышиной FAD-связанной глицерин-3-фосфатдегидрогеназы». Архив биохимии и биофизики . 336 (1): 97–104. дои : 10.1006/abbi.1996.0536 . ПМИД 8951039 .

[Biochemistry-12] Страйер, Люберт; Берг, Джереми Марк; Тимочко, Джон Л. (2007). Биохимия . Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-8724-2 . Архивировано из оригинала 18 мая 2007 г.

[inPlant-13] Шен В., Вэй Ю., Даук М. и др. (февраль 2006 г.). «Участие глицерин-3-фосфатдегидрогеназы в модуляции соотношения НАДН/НАД+ свидетельствует о митохондриальном челноке глицерин-3-фосфата у арабидопсиса» . Растительная клетка . 18 (2): 422–41. дои : 10.1105/tpc.105.039750 . ПМЦ 1356549 . ПМИД 16415206 .

[14] Мрачек, Томас; Драгота, Зденек; Хоуштек, Йозеф (01 марта 2013 г.). «Функция и роль митохондриальной глицерин-3-фосфатдегидрогеназы в тканях млекопитающих» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1827 (3): 401–410. дои : 10.1016/j.bbabio.2012.11.014 . ISSN 0005-2728 . ПМИД 23220394 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]