In hierdie artikel sal ons probeer om op 'n toeganklike manier te verduidelik wat die piruvaat dehidrogenase kompleks is en die biochemie van die proses, om die samestelling van ensieme en koënsieme te openbaar, om die rol en betekenis van hierdie kompleks in die natuur aan te dui. en menselewe. Daarbenewens sal moontlike gevolge van skending van die funksionele doel van die kompleks en die tyd van hul manifestasie oorweeg word.
Inleiding tot die konsep
Pyruvaat-dehidrogenase-kompleks (PDH) is 'n proteïen-tipe kompleks wie se rol is om die oksidasie van piruvaat uit te voer as gevolg van dekarboksilering. Hierdie kompleks bevat 3 ensieme, sowel as twee proteïene wat nodig is vir die implementering van hulpfunksies. Vir die piruvaat dehidrogenase kompleks om te funksioneer, moet sekere kofaktore teenwoordig wees. Daar is vyf van hulle: KoA, nikotinamied adenien dinukleotied, flavien adenien dinukleotied, tiamien pirofosfaat en lipoaat.
Lokalisering van PDH in bakteriese organismes is gekonsentreer in die sitoplasma, eukariotiese selle stoor ditin die matriks op mitochondria.
Geassosieer met piruvaatdekarboksilering
Die betekenis van die piruvaat-dehidrogenase-kompleks lê in die oksidasiereaksie van piruvaat. Oorweeg die kern van hierdie proses.
Die meganisme van piruvaatoksidasie onder die invloed van dekarboksilering is 'n proses van 'n biochemiese aard, waarin die splitsing van die CO2 molekule in die enkelvoud plaasvind, en dan molekule word by piruvaat gevoeg, onderworpe aan dekarboksilering en behoort aan koënsiem A (CoA). Dit is hoe asetiel-KoA geskep word. Hierdie verskynsel neem 'n intermediêre plek in tussen die prosesse van glikolise en die trikarboksielsuursiklus. Die proses van piruvaatdikarboksilering word uitgevoer met die deelname van 'n komplekse MBK, wat, soos voorheen genoem, drie ensieme en twee hulpproteïene insluit.
Die rol van koënsieme
Vir die piruvaatdehidrogenase-kompleks speel ensieme 'n deurslaggewende rol. Hulle kan egter slegs met hul werk begin in die teenwoordigheid van vyf koënsieme of groepe van die prostetiese tipe wat hierbo gelys is. Die proses self sal uiteindelik daartoe lei dat die asielgroep by die CoA-asetiel ingesluit sal word. Van koënsieme gepraat, jy moet weet dat vier daarvan aan vitamienafgeleides behoort: tiamien, riboflavien, niasien en pantoteensuur.
Flavina adenien dinukleotied en nikotinamied adenien dinukleotied is betrokke by elektronoordrag, en tiamien pirofosfaat, bekend aan baie aspiruvaat dekarboksielkoënsiem, tree in fermentasiereaksies.
Aktivering van die tiolgroep
Asetilering koënsiem (A) - bevat 'n tiol-tipe groep (-SH), wat baie aktief is, dit is krities en nodig vir CoA om te funksioneer as 'n stof wat die asielgroep na die tiol kan oordra en vorm thioether. Esters van tiole (tio-eters) het 'n redelik hoë tempo van hidrolise-energie van 'n vrye aard, daarom het hulle 'n hoë potensiaal vir die oordrag van 'n asielgroep na 'n verskeidenheid akseptormolekules. Daarom word asetiel-CoA periodiek geaktiveerde CH3COOH genoem.
Elektronoordrag
Benewens die vier kofaktore wat afgeleides van vitamiene is, is daar 'n 5de kofaktor van die piruvaat-dehidrogenase-kompleks, genaamd lipoaat. Dit het 2 tiol-tipe groepe wat omkeerbare oksidasie kan ondergaan, wat lei tot die vorming van 'n disulfiedbinding (-S-S-), wat soortgelyk is aan hoe hierdie proses verloop tussen aminosure en sisteïenreste in proteïene. Die vermoë om te oksideer en te herstel gee die lipoaat die vermoë om nie net 'n draer van die asielgroep te wees nie, maar ook van elektrone.
Enzymatic kit
Van die ensieme sluit die piruvaatdehidrogenase-kompleks drie hoofkomponente in. Die eerste ensiem is piruvaatdehidrosenase (E1). Die tweede ensiem isdihidrolipoieldehidrogenase (E3). Die derde is dihidrolipoieltransasetilase (E2). Die piruvaatdehidrogenase-kompleks sluit hierdie ensieme in, wat hulle in 'n groot aantal kopieë stoor. Die aantal kopieë van elke ensiem kan verskil, en daarom kan die grootte van die kompleks baie verskil. Die PDH-kompleks in soogdiere is ongeveer 50 nanometer in deursnee. Dit is 5-6 keer groter as die deursnee van die ribosoom. Sulke komplekse is baie groot, dus kan hulle in 'n elektronmikroskoop onderskei word.
Die gram-positiewe bacillus stearothermophilus-bakterie het sestig identiese kopieë van dihydrolipoyl-transasetilase in sy PDH, wat op sy beurt 'n vyfhoekige-tipe dodekaëder van ongeveer 25 nanometer in deursnee skep. Die gram-positiewe bakterie Escherichia coli bevat vier-en-twintig kopieë van E2, kat. heg die prostetiese groep van die lipoaat aan homself, en dit vestig 'n amied-tipe binding met die aminogroep van die lisienresidu ingesluit in E2.
Dihydrolipoyltransasetilase word gebou deur die interaksie van 3 domeine wat funksionele verskille het. Dit is: 'n aminoterminale lipoieldomein wat 'n lisienresidu bevat en met 'n lipoaat geassosieer word; bindende domein (sentrale E1- en E3-); interne asieltransferase-domein, wat aktiewe tipe asieltransferase-sentrums insluit.
Die gis-piruvaat-dehidrogenase-kompleks het net een lipoiel-tipe domein, soogdiere het twee sulke domeine, en die bakterie Escherichia coli het drie. Die skakelvolgorde van aminosure wat isvan twintig tot dertig aminosuurreste, deel E2, terwyl alanien- en prolienresidue afgewissel word met aminosuurreste wat gelaai is. Hierdie skakelaars het meestal uitgebreide vorms. Hierdie kenmerk beïnvloed die feit dat hulle 3 domeine deel.
Verhouding van oorsprong
E1 vestig 'n verbinding met die TTP met sy aktiewe sentrum, en die aktiewe sentrum E3 vestig 'n verbinding met FAD. Die menslike liggaam bevat die ensiem E1 in die vorm van 'n tetrameer, wat uit vier subeenhede bestaan: twee E1alpha en twee E 1 beta. Regulerende proteïene word aangebied in die vorm van proteïenkinase en fosfoproteïen fosfatase. Hierdie tipe struktuur (E1- E2- E 3) bly 'n element van konserwatisme in evolusionêre onderrig. Komplekse met 'n soortgelyke struktuur en struktuur kan deelneem aan 'n verskeidenheid van reaksies wat verskil van die standaards, byvoorbeeld, wanneer α-ketoglutaraat geoksideer word tydens die Krebs-siklus, word α-keto suur ook geoksideer, wat gevorm is as gevolg van kataboliese benutting van vertakte tipe aminosure: valien, leusien en isoleusien.
Die piruvaatdehidrogenase-kompleks het die ensiem E3, wat ook in ander komplekse voorkom. Die ooreenkoms van proteïenstruktuur, kofaktore en ook reaksiemeganismes dui op 'n gemeenskaplike oorsprong. Die lipoaat word aan die lisien E2 geheg, en 'n soort “hand” word geskep wat in staat is om van die aktiewe sentrum E1 na die aktiewe sentrums E 2 enE3, wat ongeveer 5 nm is.
Eukariote in die piruvaat-dehidrogenase-kompleks bevat twaalf subeenhede van E3BP (E3 – 'n bindende proteïen van nie-katalitiese aard). Die presiese ligging van hierdie proteïen is nie bekend nie. Daar is 'n hipotese dat hierdie proteïen een of ander subset van subed vervang. E2 in koei PDH.
Kommunikasie met mikroörganismes
Die oorweegse kompleks is inherent aan sommige tipes anaërobiese bakterieë. Die aantal bakteriese organismes wat PDH in hul struktuur het, is egter klein. Die funksies wat deur die kompleks in bakterieë verrig word, word as 'n reël gereduseer tot algemene prosesse. Byvoorbeeld, die rol van die piruvaat dehidrogenase kompleks in die bakterie Zymonomonas mobilis is alkoholiese fermentasie. Pyruvaat-bakterieë in die hoeveelheid van tot 98% sal vir sulke doeleindes opgebruik word. Die oorblywende paar persent word geoksideer na koolstofdioksied, nikotinamied adenien dinukleotied, asetiel-CoA, ens. Die struktuur van die piruvaat dehidrogenase kompleks in Zymomonas mobilis is interessant. Hierdie mikro-organisme het vier ensieme: E1alpha, E1beta, E2 en E 3. Die PDH van hierdie bakterie bevat 'n lipoyldomein binne E1beta, wat dit uniek maak. Die kern van die kompleks is E2, en die organisasie van die kompleks self neem die vorm aan van 'n vyfhoekige dodekaëder. Zymomonas mobilis het nie 'n hele reeks ensieme van die trikarboksielsuursiklus nie, en daarom is sy PDH net besig met anaboliese funksies.
PDH in die mens
Die mens, soos ander lewende organismes,het gene wat PDH kodeer. Die geen E1alpha – PDHA 1 is op die X-chromosoom gelokaliseer tot PDH-tekort. Simptome van die siekte kan baie verskil van ligte melksuurdosisprobleme tot dodelike misvormings in die ontwikkeling van die liggaam. Mans wie se X-chromosoom 'n soortgelyke alleel insluit, sal binnekort op 'n baie jong ouderdom sterf. Vroulike individue word ook deur hierdie siekte aangetas, maar in 'n mindere mate, en die probleem self is die inaktivering van enige X-chromosoom.
Probleme van mutasies
E1beta - PDHB - is op die derde chromosoom geleë. Slegs twee allele van die mutante tipe is bekend vir hierdie geen, wat in 'n homosigotiese posisie lei tot 'n dodelike uitkoms deur die jaar, wat geassosieer word met misvormings.
Waarskynlik is daar ander soortgelyke allele wat die dood kan veroorsaak voor die volle ontwikkeling van die organisme. E2 - DLAT - gekonsentreer op die elfde chromosoom. Die mensdom weet van twee allele van hierdie geen wat in die toekoms probleme sal skep, maar die regte dieet kan daarvoor vergoed. Daar is 'n groot kans dat die fetus binne die baarmoeder sal sterf as gevolg van ander mutasies in hierdie geen. E3 - dld - is geleë op die sewende chromosoom en sluit 'n groot aantal allele in. Genoeg'n groot persentasie daarvan lei tot die voorkoms van siektes van 'n genetiese aard, wat geassosieer sal word met 'n skending van aminosuurmetabolisme.
Gevolgtrekking
Ons het oorweeg hoe belangrik die piruvaatdehidrogenase-kompleks vir lewende organismes is. Die reaksies wat daarin voorkom, is hoofsaaklik gemik op die dekarboksilering van piruvaat deur oksidasie, en PDH self is hoogs gespesialiseerd, maar onder verskillende toestande, met sekere redes, kan dit ook funksies van 'n ander aard verrig, byvoorbeeld aan fermentasie deelneem. Ons het ook gevind dat proteïentipe komplekse wat betrokke is by piruvaatoksidasie uit vyf ensieme bestaan wat slegs funksioneel bly in die teenwoordigheid van vyf kofaktore. Enige veranderinge in die algoritme van die komplekse meganisme van dekarboksilering kan ernstige patologieë veroorsaak en selfs tot die dood van die individu lei.
