Пируватдегидрогеназа (липоамид) альфа 1
PDHA1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Псевдонимы | PDHA1 , PDHA, PDHCE1A, PHE1A, PDHAD, пируватдегидрогеназа (липоамид) альфа 1, пируватдегидрогеназа альфа 1, субъединица пируватдегидрогеназы E1 Альфа 1, субъединица пируватдегидрогеназы E1 Альфа 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Внешние идентификаторы | Омим : 300502 ; MGI : 97532 ; Гомологен : 121491 ; GeneCards : PDHA1 ; OMA : PDHA1 - ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Викидид | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Соматическая форма, соматическая форма, соматическая форма, митохондрия, является ферментом , который у людей кодируется PDHA1 геном . Комплекс пируватдегидрогеназы представляет собой ядерный кодируемый митохондриальный матричный комплекс, который обеспечивает первичную связь между Glycolys и Tricarboby -Cormarby Compraby-Acidolillic-Cipbboby. ) цикл, катализируя необратимое превращение пирувата в ацетил-КоА . Комплекс PDH состоит из нескольких копий 3 ферментов: E1 (PDHA1); дигидролипоил -трансацетилаза ( DLAT ) (E2; EC 2.3.1.12); и дигидролипоилдегидрогеназа ( DLD ) (E3; EC 1.8.1.4). Фермент E1 представляет собой гетеротетрамер 2 альфа и 2 бета -субъединицы. Субъединица E1-Alpha содержит активное сайт E1 и играет ключевую роль в функции комплекса PDH. [ 5 ]
Структура
[ редактировать ]Ген PDHA1 имеет около 17 килобазных пар; Он содержит 11 экзонов, которые варьируются от 61 до 174 пар оснований, и интроны , размеры которых варьируются от 600 пар оснований до 5,7 килобазы. Донорские и акцепторные сайты сплайсинга, присутствующие в гене, все соответствуют правилу сплайсинга GT/AC. Последовательность ДНК в сайте инициации транскрипции очень богата GC. Существует последовательность «Tata Box» и «CAAT, присутствующий вверх по течению от сайта CAP. Существует также несколько наборов повторений, последовательности, напоминающие сайт связывания транскрипции SP1 , и два сайта связывания рецептора CAMP вверх по течению от CAP. [ 6 ]
Предварительный пептид, кодируемый этим геном, составил 29 аминокислот в самом начале последовательности, которые соответствуют типичной последовательности лидеров митохондриального нацеливания. Оставшиеся 361 аминокислоты, начиная с N -конца с фенилаланином, представляют собой зрелый митохондриальный альфа -пептид E1. [ 7 ] Два из этих зрелых белков PDHA объединяются с двумя белками PDHB, образуя гетеротетрамерную субъединицу E1. Кристаллические структуры позволили создать модель, в которой фермент подвергается 2-A, похожее на шаттл движения своих гетеродимеров для выполнения катализа. [ 8 ] Белок, кодируемый геном PDHA1 человека, является частью мультиферментного комплекса пируватдегидрогеназы . Весь человеческий комплекс имеет размер 9,5 MDA и был описан как 60-мерик, что означает, что существует более 60 компонентов, которые собираются для изготовления всего комплекса. Эти субъединицы сохраняются по многим видам, так как функция этого комплекса необходима для генерации АТФ для всех эукариот . [ 9 ] Каждый компонент отвечает за катализ одного шага в этом пути; Этот комплекс существует с целью направления промежуточных соединений каждой реакции на следующий фермент, что значительно увеличивает скорость реакции. [ 10 ]
Функция
[ редактировать ]Комплекс пируватдегидрогеназы отвечает за окислительное декарбоксилирование пирувата , причем конечным продуктом является ацетил -COA . В целом сложные катализируют пять реакций, причем общая реакция:
Pyruvate + coa + nad + → Ацетил-КоА + CO 2
На протяжении 5 шагов требуется три различных коэнзимах, которые выполняет этот комплекс: тиамин пирофосфат (TPP), липоамид и коэнзим A. Этот этап является лишь одним из центральных метаболических путей, проведенных эукариотами, в котором глюкоза окисляется с образованием углекислого газа, воды и АТФ . Комплекс E1, в частности, использует кофактор TPP для расщепления связей Calpha-C (= O) пирувата, а затем перенести ацетильную группу в кофермент TPP, что приводит к промежуточному гидроксилэтил-TPP*E1 и продуцирующему CO 2 . Кольцо тиазолие на ТПП идеально подходит для добавления в карбонильные группы и выступать в качестве электронного раковины, или группы, которая может вытащить электроны из реакции и стабилизировать электрон-дефицитный промежуточный. [ 10 ]
Регулирование
[ редактировать ]Активность комплекса PDH в тканях млекопитающих в значительной степени определяется фосфорилированием некоторых субъединиц в комплексе. Таким образом, абсолютные количества сайт-специфических киназ и фосфатов , экспрессируемых в митохондриях, непосредственно влияют на активность PDH. [ 11 ] В частности, проживание тирозина, TYR-301, может быть фосфорилирован на PDHA1 и, следовательно, ингибирует его активность; Это делается путем блокирования субстрата связывания пирувата. Это фосфорилирование находится в тандеме с фосфорилированием остатка Ser-293. [ 12 ] Фосфорилирование другого сайта, Ser-264, может регулировать функцию. Фосфорилированный сериновый остаток в этом положении не позволяет ТПП упорядочить две петли в E1, которые содержат три места фосфорилирования. Расстройство является прямым результатом стерического столкновения между новой фосфатной группой в Ser-264 и другим Serine, Ser-266, который дестабилизирует сеть водородных связей, которая удерживает петли на месте. В целом, это расстройство приводит к инактивации каталитического механизма. [ 13 ]
Комплекс PDH может регулироваться в различных условиях. Было показано, что субъединица PDHA1 регулируется свободными жирными кислотами во время упражнений. Присутствие свободных жирных кислот повышает уровень фосфорилирования, тем самым снижая активность PDH. Однако во время упражнений эти эффекты отменяются, и в клетках наблюдается гораздо более высокий уровень дефосфорилированного PDHA1. [ 14 ] В некоторых мышцах, таких как трицепс, профиль метаболического фермента, по -видимому, напрямую влияет на уровень активности PDH, что может привести к более высоким уровням лактата в мышцах с этими характеристиками. [ 15 ]
Клиническое значение
[ редактировать ]По крайней мере, 71 вызывающая болезнь мутации в этом гене были обнаружены. [ 16 ] Известно, что мутации в гене PDHA1 вызывают одну форму дефицита пируватдегидрогеназы . Дефицит пируватдегидрогеназы характеризуется накоплением химического вещества, называемого молочной кислотой в организме, и различными неврологическими проблемами. Признаки и симптомы этого состояния обычно сначала появляются вскоре после рождения, и они могут сильно различаться среди пострадавших. Наиболее распространенной особенностью является потенциально опасное для жизни наращивание молочной кислоты (лакциноцидоз), что может вызвать тошноту, рвоту, тяжелые проблемы дыхания и аномальное сердцебиение. Люди с дефицитом пируватдегидрогеназы обычно также имеют неврологические проблемы. Большинство из них задержали развитие умственных способностей и моторных навыков, таких как сидение и ходьба. Другие неврологические проблемы могут включать интеллектуальную инвалидность, судороги, слабый мышечный тонус (гипотония), плохая координация и трудности с ходьбой. Некоторые пораженные люди имеют аномальные структуры мозга, такие как недоразвитие ткани, соединяющей левую и правую половину мозга (мозолистое корпус), трата (атрофия) внешней части мозга, известной как кора головного мозга, или пятна поврежденных ткань (поражения) в некоторых частях мозга. Из -за тяжелых воздействий на здоровье многие люди с дефицитом пируватдегидрогеназы не выживают в прошлом детства, хотя некоторые могут пережить подростковую или взрослую жизнь. [ 5 ] Большинство случаев возникают в результате мутаций в этом гене, и были идентифицированы бесчисленные типы мутаций. Мутации в этом гене варьируются от миссенс -мутаций, в которых заменяется один нуклеотид, на гораздо большие делеции многих пар нуклеотидных оснований. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]
В то время как большая часть клинической презентации является однородной с общим заболеванием, были идентифицированы некоторые случаи, в которых наблюдалась фокусальная дилатация правого бокового желудочка с односторонним перивентрикулярным лейкомалацией (PVL) с субпоэлимарной кисты. [ 20 ]
У женщин этот дефицит может быть намного сложнее обнаружить. Это связано с тем, что будет искаженное измерение ферментов и инактивации искаженного рисунка в фибробластах, что означает, что измерение активности фермента может быть не совсем точным. Поскольку клиническое представление этого расстройства в значительной степени перекрывается с дефицитом окислительного фосфорилирования, рекомендуется провести подробный биохимический анализ при биопсии мышц у женщин с предполагаемым дефицитом пируватдегидрогеназы, за которым следует молекулярный генетический анализ гена PDHA1. [ 21 ]
Интерактивная карта пути
[ редактировать ]Нажмите на гены, белки и метаболиты ниже, чтобы связать соответствующие статьи. [ § 1 ]
- ^ Интерактивная карта пути может быть отредактирована в Wikipathways: "Glycolisisgluconeogenesis_WP534" .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный в GRCH38: Ensembl Release 89: ENSG00000131828 - ENSEMBL , май 2017 г.
- ^ Jump up to: а беременный в GRCM38: Ensembl Release 89: Ensmusg00000031299 - Ensembl , май 2017 г.
- ^ «Человеческая PubMed ссылка:» . Национальный центр информации о биотехнологии, Национальная медицина США .
- ^ «Мышь Pubmed ссылка:» . Национальный центр информации о биотехнологии, Национальная медицина США .
- ^ Jump up to: а беременный «Ген Entrez: PDHA1 пируватдегидрогеназа (липоамид) альфа 1» .
- ^ Maragos C, Hutchison WM, Hayasaka K, Brown GK, Dahl HH (июль 1989). «Структурная организация гена для A1 -альфа -субъединицы комплекса пируватдегидрогеназы человека» . Журнал биологической химии . 264 (21): 12294–8. doi : 10.1016/s0021-9258 (18) 63857-8 . PMID 2745444 .
- ^ Ho L, Wexler Id, Liu TC, Thekkumkara TJ, Patel MS (июль 1989). «Характеристика кДНК, кодирующих субъединицу пируватдегидрогеназы человека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 86 (14): 5330–4. Bibcode : 1989pnas ... 86.5330h . doi : 10.1073/pnas.86.14.5330 . PMC 297615 . PMID 2748588 .
- ^ Ciszak EM, Korochkina LG, Dominiak PM, Sidhu S, Patel MS (Jun 2003). «Структурные основы для фруктового флопа-тиамина пирофосфат-зависимых ферментов, выявленных пируватдегидрогеназой человека» . Журнал биологической химии . 278 (23): 21240–6. doi : 10.1074/jbc.m300339200 . HDL : 2060/20030106063 . PMID 12651851 .
- ^ Hiromasa Y, Fujisawa T, Aso Y, Roche Te (февраль 2004 г.). «Организация ядер пируватдегидрогеназного комплекса млекопитающего, образованную E2 и E2, плюс E3-связывающий белок и их способности связывать компоненты E1 и E3» . Журнал биологической химии . 279 (8): 6921–33. doi : 10.1074/jbc.m308172200 . PMID 14638692 .
- ^ Jump up to: а беременный Voet DJ, Voet JG, Pratt CW (2010). «Глава 17, цикл лимонной кислоты». Принципы биохимии (4 -е изд.). Уайли. п. 550. ISBN 978-0-470-23396-2 .
- ^ Колобова Е., Туганова А., Булатников I, Попов К.М. (август 2001 г.). «Регуляция активности пируватдегидрогеназы посредством фосфорилирования в нескольких сайтах» . Биохимический журнал . 358 (Pt 1): 69–77. doi : 10.1042/0264-6021: 3580069 . PMC 1222033 . PMID 11485553 .
- ^ Fan J, Kang HB, Shan C, Elf S, Lin R, Xie J, Gu TL, Aguiar M, Lonning S, Chung TW, Arellano M, Khoury HJ, Shin DM, Khuri FR, Boggon TJ, Kang S, Chen J, (Сентябрь 2014). «Фосфорилирование TYR-301 ингибирует пируватдегидрогеназу путем блокирования связывания субстрата и способствует эффекту Варбурга» . Журнал биологической химии . 289 (38): 26533–41. doi : 10.1074/jbc.m114.593970 . PMC 4176253 . PMID 25104357 .
- ^ Kato M, Wynn RM, Chuang JL, TSO SC, Machius M, Li J, Chuang DT (Dec 2008). «Структурная основа для инактивации человеческого пируват -дегидрогеназного комплекса путем фосфорилирования: роль беспорядочных петлей фосфорилирования» . Структура 16 (12): 1849–59. doi : 10.1016/j.str.2008.10.010 . PMC 2849990 . PMID 19081061 .
- ^ Pilegaard H, Birk JB, Sacchetti M, Mourtzakis M, Hardie DG, Stewart G, Neufer PD, Salatin B, Van Hall G, Wojtaszewski JF (ноябрь 2006 г.). «Дефосфорилирование и активация PDH-E1Alpha в скелетных мышцах человека во время упражнений: эффект интралипидной инфузии » Диабет 55 (11): 3020–7 Doi : 10.2337/ db06-0 17065338PMID
- ^ Kiilerich K, Birk JB, Damsgaard R, Wojtaszewski JF, Pilegaard H (январь 2008 г.). «Регуляция PDH в мышцах человека и ногах в покое и во время интенсивных упражнений». Американский журнал физиологии. Эндокринология и метаболизм . 294 (1): E36–42. doi : 10.1152/ajpendo.00352.2007 . PMID 17957032 .
- ^ Шимчикова Д, Хенеберг П (декабрь 2019 г.). «Уточнение прогнозов эволюционной медицины, основанных на клинических данных о проявлениях заболеваний менделей» . Научные отчеты . 9 (1): 18577. Bibcode : 2019natsr ... 918577S . doi : 10.1038/s41598-019-54976-4 . PMC 6901466 . PMID 31819097 .
- ^ Giribaldi G, Doria-Lamba L, Biancheri R, Severino M, Rossi A, Santorelli FM, Schiaffino C, Caruso U, Piemonte F, Bruno C (май 2012 г.). «Дефицит перерывов с дефицитом пируватдегидрогеназного комплекса: случай с клиническим, биохимическим и нейрорадиологическим обратимостью» . Медицина развития и неврология детей . 54 (5): 472–6. doi : 10.1111/j.1469-8749.2011.04151.x . PMID 22142326 .
- ^ Магнер М., Виншова К., Тесашова М., Хаджкова З., Хансикова Х., Венчич Л., Джешина П., Смолка В., Адам Т., Ваншкова М, Земан Дж., Хонзик Т. (2011). «Два пациента с клинически различным проявлением дефицита пируватдегидрогеназы из -за мутаций в гене PDHA1». Пражский медицинский отчет . 112 (1): 18–28. PMID 21470495 .
- ^ Imbard A, Boutron A, Vequaud C, Zater M, De Lonlay P, De Baulny Ho, Barnerias C, Miné M, Marsac C, Saudubray JM, Brivet M (Dec 2011). «Молекулярная характеристика 82 пациентов с дефицитом комплекса пируватдегидрогеназы. Структурные последствия новых аминокислотных замены в белках E1». Молекулярная генетика и метаболизм . 104 (4): 507–16. doi : 10.1016/j.ymgme.2011.08.008 . PMID 21914562 .
- ^ Шарма Р., Шаррард М.Дж., Коннолли Дидж, Мордекар С.Р. (май 2012 г.). «Односторонняя перивентрикулярная лейкомаляция в связи с дефицитом пируватдегидрогеназы». Медицина развития и неврология детей . 54 (5): 469–71. doi : 10.1111/j.1469-8749.2011.04108.x . PMID 21895644 . S2CID 10729481 .
- ^ Уильямсен М., Редвенбург Р.Дж., Тесзас А., из Хеуве Л., Костоланьи Г., Морава Е (июнь 2006 г.). «Женщины знают мутации генов PDHA1: диагностические чаты». Эхоххундрион . 6 (3): 155–9. doi : 10,1016/j.mito.2006 001 . PMID 16713755 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Дал Х.Х., Браун Г.К., Браун Р.М., Хансен Л.Л., Керр Д.С., Веклер И.Д., Патель М.С., Де Мейрлейр Л., Лиссенс В., Чун К (1993). «Мутации и полиморфизмы в гене пируватдегидрогеназы E1 альфа» . Человеческая мутация . 1 (2): 97–102. doi : 10.1002/Humu.1380010203 . PMID 1301207 . S2CID 84318029 .
- Браун Г.К., Отеро Л.Дж., Легрис М., Браун Р.М. (ноябрь 1994). «Дефицит пируватдегидрогеназы» . Журнал медицинской генетики . 31 (11): 875–9. doi : 10.1136/jmg.31.11.875 . PMC 1016663 . PMID 7853374 .
- Sugden MC, Holness MJ (май 2003 г.). «Недавние достижения в области механизмов, регулирующих окисление глюкозы на уровне комплекса пируватдегидрогеназы с помощью PDK». Американский журнал физиологии. Эндокринология и метаболизм . 284 (5): E855–62. doi : 10.1152/ajpendo.00526.2002 . PMID 12676647 .
- Dahl HH, Hansen LL, Brown RM, Danks DM, Rogers JG, Brown GK (1993). «X-связанная с цифровой пируватдегидрогеназой E1 Дефицит альфа-субъединицы у гетерозиготных женщин: переменное проявление одной и той же мутации». Журнал наследственного метаболического заболевания . 15 (6): 835–47. doi : 10.1007/bf01800219 . PMID 1293379 . S2CID 23814660 .
- Ито М, Хук А.Х., Найто Е., Сайджо Т., Такеда Е., Курода Ю (1993). «Мутация гена E1 альфа у пациента с дефицитом пируватдегидрогеназы из -за быстрой деградации белка E1». Журнал наследственного метаболического заболевания . 15 (6): 848–56. doi : 10.1007/bf01800220 . PMID 1338114 . S2CID 36187808 .
- De Meirleir L, Lissens W, Vamos E, Liebaers I (Mar 1992). «Дефицит пируватдегидрогеназы (PDH), вызванный мутацией вставки из 21 базы в альфа-субъединице E1». Человеческая генетика . 88 (6): 649–52. doi : 10.1007/bf02265291 . PMID 1551669 . S2CID 22145202 .
- Хансен Л.Л., Браун Г.К., Кирби Д.М., Даль Х.Х. (1991). «Характеристика мутаций у трех пациентов с дефицитом альфа -дефицита пируватдегидрогеназы E1». Журнал наследственного метаболического заболевания . 14 (2): 140–51. doi : 10.1007/bf01800586 . PMID 1909401 . S2CID 35482286 .
- Koike K, Urata Y, Matsuo S, Koike M (сентябрь 1990). «Характеристика и нуклеотидная последовательность гена, кодирующего пируватдегидрогеназу человека, альфа-субъединицы». Ген . 93 (2): 307–11. doi : 10.1016/0378-1119 (90) 90241-I . PMID 2227443 .
- Эндо Х., Хасегава К., Контейн К., Терн К., Чудо Й, Охта С (март 1989). пирорназа Аномальная Журнал человеческой генетики 44 (3): 358–64. PMC 1715432 . PMID 2537010 .
- Браун Р.М., Даль Х.Х., Браун Г.К. (февраль 1989 г.). «Локализация X-хромосомы функционального гена для A1-альфа-субъединицы комплекса пируватдегидрогеназы человека». Геномика . 4 (2): 174–81. doi : 10.1016/0888-7543 (89) 90297-8 . PMID 2737678 .
- Maragos C, Hutchison WM, Hayasaka K, Brown GK, Dahl HH (июль 1989). «Структурная организация гена для A1 -альфа -субъединицы комплекса пируватдегидрогеназы человека» . Журнал биологической химии . 264 (21): 12294–8. doi : 10.1016/s0021-9258 (18) 63857-8 . PMID 2745444 .
- Ho L, Wexler Id, Liu TC, Thekkumkara TJ, Patel MS (июль 1989). «Характеристика кДНК, кодирующих субъединицу пируватдегидрогеназы человека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 86 (14): 5330–4. Bibcode : 1989pnas ... 86.5330h . doi : 10.1073/pnas.86.14.5330 . PMC 297615 . PMID 2748588 .
- De Meirleir L, Mackay N, Lam Hon Wah Am, Robinson BH (февраль 1988 г.). «Выделение полноразмерной комплементарной ДНК, кодирующей для человеческой альфа-субъединицы E1-альфа-субъединицы комплекса пируватдегидрогеназы» . Журнал биологической химии . 263 (4): 1991–5. doi : 10.1016/s0021-9258 (19) 77975-7 . PMID 2828359 .
- Дал Х.Х., Хант С.М., Хатчисон В.М., Браун Г.К. (май 1987). «Комплекс пируватдегидрогеназы человека. Выделение клонов кДНК для альфа -субъединицы E1, анализа последовательности и характеристики мРНК» . Журнал биологической химии . 262 (15): 7398–403. doi : 10.1016/s0021-9258 (18) 48250-6 . PMID 3034892 .
- Koike K, Ohta S, Urata Y, Kagawa Y, Koike M (январь 1988). «Клонирование и секвенирование кДНК, кодирующих альфа и бета -субъединицы человеческой пируватдегидрогеназы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 85 (1): 41–5. Bibcode : 1988pnas ... 85 ... 41K . doi : 10.1073/pnas.85.1.41 . PMC 279477 . PMID 3422424 .
- Хансен Л.Л., Хорн Н., Даль Х.Х., Крузе Т.А. (июнь 1994 г.). «Дефицит пируватдегидрогеназы, вызванный дублированием пары базы 33 в субъединице A1 E1 A1». Молекулярная генетика человека . 3 (6): 1021–2. doi : 10.1093/hmg/3.6.1021 . PMID 7545958 .
- Takakubo F, Cartwright P, Hoogenraad N, Thorburn DR, Collins F, Lithgow T, Dahl HH (октябрь 1995). «Аминокислотная замещение в ген -альфа -альфа -пируватдегидрогеназе E1, влияющая на импорт митохондрий белка -предшественника» . Американский журнал человеческой генетики . 57 (4): 772–80. PMC 1801496 . PMID 7573035 .
- Hemalatha SG, Kerr DS, Wexler ID, Lusk MM, Kaung M, Du Y, Kolli M, Schelper RL, Patel MS (февраль 1995 г.). «Дефицит комплекса пируватдегидрогеназы из -за точечной мутации (p188L) в петле связывающего тиамина пирофосфат -связывания субъединицы E1 альфа -субъединицы». Молекулярная генетика человека . 4 (2): 315–8. doi : 10.1093/hmg/4.2.315 . PMID 7757088 .