Анаплеротические реакции
Анаплеротические реакции , термин, придуманный Гансом Корнбергом и происходящий от греческого ἀνά = «вверх» и πληρόω = «заполнять», представляют собой химические реакции , которые образуют промежуточные продукты метаболического пути . Примеры таких можно найти в цикле лимонной кислоты (цикл ТСА). При нормальной функции этого цикла дыхания концентрации промежуточных продуктов ТСА остаются постоянными; однако во многих реакциях биосинтеза эти молекулы также используются в качестве субстрата. Анаплероз — это процесс пополнения промежуточных продуктов цикла ТСА , которые были извлечены для биосинтеза (так называемые анаплеротические реакции ).
Цикл ТЦА является центром метаболизма, имеющим центральное значение как для производства энергии, так и для биосинтеза. Следовательно, для клетки крайне важно регулировать концентрацию метаболитов цикла ТСА в митохондриях. Анаплеротический поток должен уравновешивать катаплеротический поток, чтобы сохранить гомеостаз клеточного метаболизма. [1]
Реакции анаплеротического метаболизма
[ редактировать ]Существует пять основных реакций, классифицируемых как анаплеротические, и считается, что производство оксалоацетата из пирувата имеет наибольшее физиологическое значение.
| От | К | Реакция | Примечания |
|---|---|---|---|
| Пируват | оксалоацетат | пируват + HCO 3 − + АТФ оксалоацетат + АДФ + P i + H 2 O | Эта реакция катализируется пируваткарбоксилазой , ферментом, активируемым ацетил-КоА , что указывает на недостаток оксалоацетата . Встречается в митохондриях животных . Наиболее важная анаплеротическая реакция; в зависимости от тяжести дефицит вызывает лактоацидоз, тяжелую психомоторную недостаточность или смерть в младенчестве [1] Пируват также может быть преобразован в L-малат , другой промежуточный продукт, аналогичным способом. |
| Аспартат | оксалоацетат | - | Это обратимая реакция образования оксалоацетата из аспартата в реакции трансаминирования с помощью аспартаттрансаминазы . |
| Глутамат | α- кетоглутарат | глутаматы + НАД + + Н 2 О НХ 4 + + α-кетоглутарат + НАДН. | Эту реакцию катализирует глутаматдегидрогеназа . |
| β-окисление кислот жирных | сукцинил-КоА | - | с нечетной цепью При окислении жирных кислот на каждую жирную кислоту образуется одна молекула сукцинил-КоА. Последний фермент — метилмалонил-КоА-мутаза . Тригептаноин (жир с тремя гептановыми (C7:0) жирными кислотами) можно использовать для лечения дефицита пируваткарбоксилазы. |
| аденилсукцинат | фумарат | аденилсукцинат АМФ + фумарат | Эта реакция катализируется аденилосукцинатлиазой и происходит в синтезе пуринов и пуриновом нуклеотидном цикле . Дефект этого фермента [2] вызывает задержку психомоторного развития. |
Малат карбоксилазой создается PEP- и малатдегидрогеназой в цитозоле . Малат в митохондриальном матриксе может использоваться для образования пирувата (катализируемого яблочным ферментом ) или щавелевоуксусной кислоты , которые могут участвовать в цикле лимонной кислоты .
Глутамин также можно использовать для производства оксалоацетата во время анаплеротических реакций в различных типах клеток посредством «глутаминолиза», который также наблюдается во многих клетках, трансформированных c-Myc. [2] Анаплеротические ферменты опосредуют альтернативный путь секреции инсулина , способствуя выработке цитозольных сигнальных молекул. [3] β-клетки поджелудочной железы , которые регулируют уровень глюкозы в крови путем секреции инсулина, содержат большое количество пируваткарбоксилазы. [4] Снижение секреции инсулина и анаплеротической активности обнаружено в β-клетках, не имеющих индуцируемого гипоксией фактора -1 бета. [5]
Заболевания анаплеротического обмена
[ редактировать ]Дефицит пируваткарбоксилазы — это наследственное нарушение обмена веществ, при котором анаплероз значительно снижается. содержащий нечетный углерод . другие анаплеротические субстраты, такие как триглицерид тригептаноин, Для лечения этого заболевания можно использовать [6]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Оуэн О, Калхан С, Хэнсон Р (2002). «Ключевая роль анаплероза и катаплероза для функции цикла лимонной кислоты» . Ж. Биол. Хим . 277 (34): 30409–12. дои : 10.1074/jbc.R200006200 . ПМИД 12087111 .
- ^ ДеБерардинис и др. Биология рака: метаболическое перепрограммирование способствует росту и пролиферации клеток. Клеточный метаболизм 7 января 2008 г.
- ^ Гарретт, Реджинальд Х. (2017). Биохимия . Чарльз М. Гришэм (Шестое изд.). Бостон, Массачусетс. ISBN 978-1-305-57720-6 . OCLC 914290655 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Гарретт, Реджинальд Х. (2017). Биохимия . Чарльз М. Гришэм (Шестое изд.). Бостон, Массачусетс. ISBN 978-1-305-57720-6 . OCLC 914290655 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Йенсен, Метте В.; Джозеф, Джейми В.; Роннебаум, Сара М.; Берджесс, Шон С.; Шерри, А. Дин; Ньюгард, Кристофер Б. (декабрь 2008 г.). «Метаболический цикл в контроле стимулируемой глюкозой секреции инсулина» . Американский журнал физиологии. Эндокринология и обмен веществ . 295 (6): E1287–E1297. дои : 10.1152/ajpendo.90604.2008 . ISSN 0193-1849 . ПМК 2603555 . ПМИД 18728221 .
- ^ Хабару Ф, Брассье А, Рио М, Кретьен Д, Монно С, Барбье В, Баруки Р, Боннефон ЖП, Боддарт Н, Шадефо-Векеманс Б, Ле Мойек Л, Бастин Дж, Оттоленги С, де Лонлей П (2015). «Дефицит пируваткарбоксилазы: недооцененная причина лактоацидоза» . Представитель Мол Генет Метаб . 2 : 25–31. дои : 10.1016/j.ymgmr.2014.11.001 . ПМЦ 5471145 . ПМИД 28649521 .