En aquest article intentarem explicar d'una manera accessible què és el complex de la piruvat deshidrogenasa i la bioquímica del procés, per revelar la composició d'enzims i coenzims, per indicar el paper i la importància d'aquest complex a la natura. i la vida humana. A més, es tindran en compte les possibles conseqüències de la violació de la finalitat funcional del complex i el moment de la seva manifestació.
Introducció al concepte
El complex de piruvat deshidrogenasa (PDH) és un complex de tipus proteïna la funció del qual és dur a terme l'oxidació del piruvat com a resultat de la descarboxilació. Aquest complex conté 3 enzims, així com dues proteïnes necessàries per a la implementació de funcions auxiliars. Perquè el complex de piruvat deshidrogenasa funcioni, han d'estar presents certs cofactors. N'hi ha cinc: CoA, nicotinamida adenina dinucleòtid, flavina adenina dinucleòtid, tiamina pirofosfat i lipoat.
La localització de la PDH en els organismes bacterians es concentra al citoplasma, les cèl·lules eucariotes l'emmagatzemena la matriu dels mitocondris.
Associat amb la descarboxilació de piruvat
La importància del complex de piruvat deshidrogenasa rau en la reacció d'oxidació del piruvat. Considereu l'essència d'aquest procés.
El mecanisme d'oxidació del piruvat sota la influència de la descarboxilació és un procés de naturalesa bioquímica, en el qual es produeix la ruptura de la molècula de CO2 en singular, i després això La molècula s'afegeix al piruvat, sotmesa a descarboxilació i pertanyent al coenzim A (CoA). Així és com es crea l'acetil-KoA. Aquest fenomen ocupa un lloc intermedi entre els processos de glucòlisi i el cicle de l'àcid tricarboxílic. El procés de dicarboxilació del piruvat es realitza amb la participació d'un complex MPC, que, com s'ha dit anteriorment, inclou tres enzims i dues proteïnes auxiliars.
El paper dels coenzims
Per al complex de piruvat deshidrogenasa, els enzims tenen un paper crucial. Tanmateix, només poden començar el seu treball en presència de cinc coenzims o grups del tipus protèsic que s'han enumerat anteriorment. El procés en si portarà finalment al fet que el grup acil s'inclourà al CoA-acetil. Parlant de coenzims, has de saber que quatre d'ells pertanyen a derivats vitamínics: tiamina, riboflavina, niacina i àcid pantotènic.
El dinucleòtid de Flavina adenina i el dinucleòtid de nicotinamida adenina estan implicats en la transferència d'electrons i el pirofosfat de tiamina, conegut per molts com acoenzim piruvat descarboxílic, entra en reaccions de fermentació.
Activació del grup tiol
Coenzim d'acetilació (A): conté un grup de tipus tiol (-SH), que és molt actiu, és fonamental i necessari que el CoA funcioni com una substància que pot transferir el grup acil al tiol i formar tioèter. Els èsters de tiols (tioèters) tenen una taxa d'energia d'hidròlisi de naturalesa lliure força alta, per tant tenen un alt potencial per transferir un grup acil a una varietat de molècules acceptores. És per això que l'acetil CoA s'anomena periòdicament CH activat3COOH.
Transferència d'electrons
A més dels quatre cofactors que són derivats de les vitamines, hi ha un 5è cofactor del complex de piruvat deshidrogenasa, anomenat lipoat. Té 2 grups de tipus tiol que poden patir una oxidació reversible, la qual cosa dóna lloc a la formació d'un enllaç disulfur (-S-S-), que és similar a com es desenvolupa aquest procés entre els aminoàcids i els residus de cisteïna de les proteïnes. La capacitat d'oxidar-se i recuperar-se dóna al lipoat la capacitat de ser portador no només del grup acil, sinó també d'electrons.
Kit enzimàtic
Dels enzims, el complex de piruvat deshidrogenasa inclou tres components principals. El primer enzim és la piruvat deshidrosenasa (E1). El segon enzim ésdihidrolipoil deshidrogenasa (E3). La tercera és la dihidrolipoiltransacetilasa (E2). El complex de piruvat deshidrogenasa inclou aquests enzims, emmagatzemant-los en un gran nombre de còpies. El nombre de còpies de cada enzim pot ser diferent i, per tant, la mida del complex pot variar molt. El complex PDH en mamífers té uns 50 nanòmetres de diàmetre. Això és 5-6 vegades més gran que el diàmetre del ribosoma. Aquests complexos són molt grans, de manera que es poden distingir en un microscopi electrònic.
El bacteri bacil stearothermophilus grampositiu té seixanta còpies idèntiques de dihidrolipoil transacetilasa en la seva PDH, que al seu torn creen un dodecaedre de tipus pentagonal d'aproximadament 25 nanòmetres de diàmetre. El bacteri gram-positiu Escherichia coli conté vint-i-quatre còpies de E2, cat. s'uneix a si mateix el grup protètic del lipoat i estableix un enllaç de tipus amida amb el grup amino del residu de lisina inclòs a E2.
La
Dihidrolipoiltransacetilasa es construeix per la interacció de 3 dominis que tenen diferències funcionals. Aquests són: un domini lipoil aminoterminal que conté un residu de lisina i associat a un lipoat; domini vinculant (E1- central i E3-); domini intern d'aciltransferasa, que inclou centres d'aciltransferasa de tipus actiu.
El complex de piruvat deshidrogenasa de llevat només té un domini de tipus lipoil, els mamífers en tenen dos i el bacteri Escherichia coli en té tres. La seqüència enllaçadora d'aminoàcids que sónde vint a trenta residus d'aminoàcids, comparteix E2, mentre que els residus d'alanina i prolina s'intercalen amb residus d'aminoàcids carregats. Aquests enllaços solen tenir formes esteses. Aquesta funció afecta el fet que comparteixen 3 dominis.
Relació d'origen
E1 estableix una connexió amb el TTP amb el seu centre actiu, i el centre actiu E3 estableix una connexió amb el FAD. El cos humà conté l'enzim E1 en forma de tetràmer, que consta de quatre subunitats: dues E1alfa i dues E 1 beta. Les proteïnes reguladores es presenten en forma de proteïna cinasa i fosfoproteïna fosfatasa. Aquest tipus d'estructura (E1- E2- E 3) segueix sent un element del conservadorisme en l'ensenyament de l'evolució. Els complexos amb una estructura i estructura similars poden participar en una varietat de reaccions que difereixen de les estàndards, per exemple, quan l'α-cetoglutarat s'oxida durant el cicle de Krebs, l'α-cetoàcid també s'oxida, que es va formar a causa de la utilització catabòlica. d'aminoàcids de tipus ramificat: valina, leucina i isoleucina.
El complex de piruvat deshidrogenasa té l'enzim E3, que també es troba en altres complexos. La similitud de l'estructura de les proteïnes, els cofactors i també els mecanismes de reacció apunta a un origen comú. El lipoat s'uneix a la lisina E2 i es crea una mena de "mà" que és capaç de moure's del centre actiu E1 al centres actius E 2 iE3, que és d'aproximadament 5 nm.
Els eucariotes del complex de piruvat deshidrogenasa contenen dotze subunitats d'E3BP (E3 - una proteïna d'unió de naturalesa no catalítica). La ubicació exacta d'aquesta proteïna no es coneix. Hi ha una hipòtesi que aquesta proteïna substitueix algun subconjunt de subed. E2 en PDH de vaca.
Comunicació amb microorganismes
El complex considerat és inherent a alguns tipus de bacteris anaeròbics. Tanmateix, el nombre d'organismes bacterians que tenen PDH a la seva estructura és petit. Les funcions que realitza el complex en bacteris, per regla general, es redueixen a processos generals. Per exemple, el paper del complex de piruvat deshidrogenasa en el bacteri Zymonomonas mobilis és la fermentació alcohòlica. Els bacteris piruvats en una quantitat de fins a un 98% s'utilitzaran per a aquests propòsits. El poc percentatge restant s'oxiden a diòxid de carboni, nicotinamida adenina dinucleòtid, acetil-CoA, etc. L'estructura del complex de piruvat deshidrogenasa a Zymomonas mobilis és interessant. Aquest microorganisme té quatre enzims: E1alpha, E1beta, E2 i E 3. La PDH d'aquest bacteri conté un domini lipoil dins de E1beta, cosa que el fa únic. El nucli del complex és E2, i l'organització del complex pren la forma d'un dodecaedre pentagonal. Zymomonas mobilis no té tota una sèrie d'enzims del cicle de l'àcid tricarboxílic i, per tant, la seva PDH només es dedica a les funcions anabòliques.
PDH en home
L'home, com altres organismes vius,té gens que codifiquen PDH. El gen E1alpha – PDHA 1 es localitza al cromosoma X. a la deficiència de PDH. Els símptomes de la mal altia poden variar molt des de problemes d'acidosi làctica lleus fins a malformacions letals en el desenvolupament del cos. Els homes el cromosoma X dels quals inclou un al·lel similar moriran aviat a una edat molt jove. Les dones també es veuen afectades per aquesta mal altia, però en menor mesura, i el problema en si és la inactivació de qualsevol cromosoma X.
Problemes de mutacions
E1beta - PDHB - es troba al tercer cromosoma. Només es coneixen dos al·lels de tipus mutant d'aquest gen que, en estar en una posició homozigota, produeixen un resultat letal durant tot l'any, que s'associa a malformacions.
Probablement hi ha altres al·lels similars que poden causar la mort abans del ple desenvolupament de l'organisme. E2 - DLAT - concentrat en l'onzè cromosoma. La humanitat sap dos al·lels d'aquest gen que crearan problemes en el futur, però la dieta adequada pot compensar-ho. Hi ha una gran probabilitat que el fetus mori dins de l'úter a causa d' altres mutacions en aquest gen. E3 - dld - es troba al setè cromosoma i inclou un gran nombre d'al·lels. Suficientun gran percentatge d'ells condueix a l'aparició de mal alties de naturalesa genètica, que s'associaran a una violació del metabolisme dels aminoàcids.
Conclusió
Hem considerat com d'important és el complex de piruvat deshidrogenasa per als organismes vius. Les reaccions que s'hi produeixen estan dirigides principalment a la descarboxilació del piruvat per oxidació, i la PDH en si és altament especialitzada, però en condicions diferents, per certs motius, també pot realitzar funcions de diferent naturalesa, per exemple, participar en la fermentació. També vam trobar que els complexos de tipus proteic que estan implicats en l'oxidació del piruvat consisteixen en cinc enzims que romanen funcionals només en presència de cinc cofactors. Qualsevol canvi en l'algoritme del complex mecanisme de descarboxilació pot provocar patologies greus i fins i tot provocar la mort de l'individu.
