Kémia | Biokémia » A piruvát dehidrogenáz komplex szerkezete és működése

BIOKÉMIA I. – BIOENERGETIKA A piruvát dehidrogenáz komplex szerkezete és működése  A piruvát dehidrogenáz komplex szerkezete     A tápanyagok döntő többsége lebontása során vagy piruváttá, vagy acetil-CoA-vá alakul. Ez igen lényeges különbség Ha az acetil-CoA glukózból vagy olyan aminosavból keletkezik, melyek lebontásának közti terméke a piruvát, akkor az acetil-CoA-képződés meghatározó lépése a piruvát  acetil-CoA átalakulás. A piruvát oxidációja a citrátkörrel együtt koordináltan zajló folymat. Az acetil-CoA képződése során irreverzibilis reakciósorozatban piruvát oxidatív dekarboxilezése történik: piruvát + CoA + NAD+  acetil-CoA + NADH + H+ + CO 2 ΔG0 = -33,4 kJ/mol            A reakciókat eukarióta sejtekben a mitokondriumban található piruvátdehidrogenáz komplex

katalizálja. A komplexet meghatározott térbeli elrendezésben és arányban és arányban három enzim, a piruvát-dehidrogenáz, a dihidrolipoil-transzacetiláz, valamint a dihidrolipoil-dehidrogenáz alkotja. A különböző csoportátviteli reakciókhoz öt kofaktor, három prosztetikus csoport és két koenzim (CoA, NAD+) szükséges. A piruvát-dehidrogenáz prosztetikus csoportja a tiamin-pirofoszfát (TPP). A komplex második tagja, a dihirolipoil-transzacetiláz prosztetikus csoportja a liponsav, mely savamidkötéssel lizinen keresztül kötődik az enzimhez. A harmadik enzim, a dihidrolipoil-dehidrogenáz prosztetikus csoportja a FAD. A három egymáshoz asszociálódó enzim szerkezetileg integrált egységet, multienzim komplexet alkot. Az egységek szerkezete speciesenként eltérő. Emlős májból, veséből, szívből vagy E. coliból pl 4,6-8,5×106 Da molekulatömegű, a riboszómáknál nagyobb, elektronmikroszkóppal is tanulmányozható komplexet izoláltak. A

komplexet alkotó három enzimen belül az egyes enzimek darabszáma is változó speciesenként. A komplex közepe a dihidrolipoil-transzacetiláz, amely a lipoil-lizin mozgó karjával közvetít a komplex két másik enzime között. A komplex ezenkívül tartalmaz még két szabályzó funkciójú enzimet, egy proteinkinázt és egy foszfoprotein-foszfatázt.  A piruvát-dehidrogenáz komplex működése   Az első reakciót katalizáló piruvát-dehidrogenázhoz a piruvát a TPP-n keresztül kötődik és dekarbixileződik. A reakció eredményeként CO 2 keletkezik, illetve a piruvát karbonil oxidációs állapotú C2 atomján keresztül, mint hidroxietil-csoport kötődik a TPP-hez. Következő lépésként a hidroxietil-csoport az első enzimről a másodikra, a dihidrolipoil-transzacetilázra kerülve oxidálódik. Miközben a dihidrolipoil- BIOKÉMIA I. – BIOENERGETIKA

      transzacetiláz prosztetikus csoportjában a liponsavban található diszulfid kötés felbomlik, az egyik S-gyök SH-csoporttá redukálódik, a másik acetil-tioésztert (makroerg) képez. A liponsav tehát részben elektronátvivő, részben acetiltranszferben képes részt venni (redukálódik, illetve acetilálódik). Az acetilcsoportot a dihidrolipoil-transzacetiláz CoA-nak adja át, így a makroerg tioészter kötést tartalmazó acetil-CoA és dihidroliponsav keletkezik. A dihidroliponsavat a harmadik enzim, a dihidrolipoil-dehidrogenáz oxidálja, mely prosztetikus csoportkét FAD-ot tartalmaz. A dihidrolipoil-dehidrogenáz-FADH 2 elektronjait NAD+-nak képes átadni. Így a reakciósorozat végén mindhárom enzim újra kiindulási állapotában jut, miküzben piruvátból acetil-CoA és CO 2 lesz, valamint a NAD+ redukálódik. A piruvát-dehidrogenáz komplex minden sejttípusban, ahol mitokondrium van, megtalálható. Különösen nagy

mennyiségben található a szívizomban és a vesékben, kitüntetett fontos szerepe van az agyban és a májban. A piruvát-dehidrogenáz által katalizált reakcióban keletkező acetil-CoA a citrátkörben oxidálódhat tovább