Бул макалада биз пируватдегидрогеназа комплекси эмне экенин жана процесстин биохимиясын жеткиликтүү түшүндүрүүгө, ферменттердин жана коферменттердин курамын ачып берүүгө, бул комплекстин жаратылыштагы ролун жана маанисин көрсөтүүгө аракет кылабыз. жана адам өмүрү. Мындан тышкары, комплекстин функционалдык максатын бузуунун мүмкүн болуучу кесепеттери жана алардын пайда болуу убактысы каралат.
Түшүнүккө киришүү
Пируватдегидрогеназа комплекси (PDH) - декарбоксилдештирүүнүн натыйжасында пируваттын кычкылданышын жүзөгө ашыруучу белок тибиндеги комплекс. Бул комплекс 3 ферментти, ошондой эле көмөкчү функцияларды ишке ашыруу үчүн зарыл болгон эки белокторду камтыйт. Пируватдегидрогеназа комплекси иштеши үчүн белгилүү бир кофакторлор болушу керек. Алардын бешөө бар: КоА, никотинамид аденин динуклеотид, флавин аденин динуклеотид, тиамин пирофосфат жана липоат.
Бактериялык организмдердин PDH локализациясы цитоплазмада топтолгон, эукариоттук клеткалар аны сактайт.митохондриядагы матрицада.
Пируват декарбоксилденүүсү менен байланышкан
Пируватдегидрогеназа комплексинин мааниси пируваттын кычкылдануу реакциясында жатат. Бул процесстин маңызын карап көрүңүз.
Декарбоксилдештирүү таасири астында пируваттын кычкылдануу механизми биохимиялык мүнөздөгү процесс, мында СО2 молекуласынын сингулярдык бөлүнүшү пайда болот, андан кийин бул молекула пируватка кошулуп, декарбоксилденген жана кофермент А (КоА) таандык. Ацетил-КоА ушундайча пайда болот. Бул кубулуш гликолиз процесстери менен трикарбон кислотасынын циклинин ортосунда аралык орунду ээлейт. Пируваттык дикарбоксилдештирүү процесси татаал МККнын катышуусу менен ишке ашат, ал мурда айтылгандай үч ферментти жана эки көмөкчү протеинди камтыйт.
Коферменттердин ролу
Пируватдегидрогеназа комплекси үчүн ферменттер чечүүчү роль ойнойт. Бирок, алар беш кофермент же жогоруда саналып өткөн протездик типтеги топтор болгондо гана ишин баштай алышат. Процесстин өзү акырында ацил тобунун КоА-ацетилге кошулушуна алып келет. Коэнзимдер жөнүндө сөз кылып жатып, алардын төртөө витамин туундуларына кирерин билишиңиз керек: тиамин, рибофлавин, ниацин жана пантотен кислотасы.
Флавина аденин динуклеотид жана никотинамид адениндинуклеотид электрондорду өткөрүүгө катышат, ал эми тиамин пирофосфат, көпчүлүккө белгилүү.пируват декарбоксил коферменти, ачытуу реакцияларына кирет.
Тиол тобун активдештирүү
Ацетилдөөчү кофермент (A) - тиол тибиндеги топту (-SH) камтыйт, ал абдан активдүү, ал CoA үчүн маанилүү жана ацил тобун тиолго өткөрүп, түзө турган зат катары иштеши үчүн зарыл. тиоэтер. Тиолдордун (тиоэфирлердин) эфирлери эркин мүнөздөгү гидролиздик энергиянын жетишээрлик жогорку ылдамдыгына ээ, ошондуктан алар ацил тобун ар кандай акцептордук молекулаларга өткөрүп берүү потенциалына ээ. Ошондуктан ацетил КоА мезгил-мезгили менен активдештирилген CH3COOH деп аталат.
Электрон өткөрүү
Витаминдердин туундулары болгон төрт кофактордон тышкары, липоат деп аталган пируватдегидрогеназа комплексинин 5-кофактору бар. Анын 2 тиол тибиндеги топтору бар, алар кайтарымсыз кычкылданууга дуушар болушат, бул дисульфиддик байланыштын (-S-S-) пайда болушуна алып келет, бул процесс протеиндердеги аминокислоталар менен цистеин калдыктарынын ортосунда кандай жүрүп жатканына окшош. Кычкылдануу жана калыбына келтирүү жөндөмү липоатка ацил тобунун гана эмес, электрондордун да алып жүрүүчүсү болуу жөндөмүн берет.
Ферменттик комплект
Ферменттердин ичинен пируватдегидрогеназа комплекси үч негизги компонентти камтыйт. Биринчи фермент пируватдегидросеназа (E1). Экинчи фермент болуп саналатдигидролипоилдегидрогеназа (E3). Үчүнчүсү - дигидролипоилтрансцетилаза (E2). Пируватдегидрогеназа комплекси бул ферменттерди камтыйт, аларды көп сандагы көчүрмөдө сактайт. Ар бир ферменттин копияларынын саны ар кандай болушу мүмкүн, ошондуктан комплекстин көлөмү абдан ар түрдүү болушу мүмкүн. Сүт эмүүчүлөрдөгү PDH комплексинин диаметри болжол менен 50 нанометрди түзөт. Бул рибосоманын диаметринен 5-6 эсе чоң. Мындай комплекстер абдан чоң, ошондуктан аларды электрондук микроскопто айырмалоого болот.
Грам-оң таякчанын stearothermophilus бактериясынын PDHде дигидролипойл трансацетилазасынын алтымыш окшош көчүрмөсү бар, ал өз кезегинде диаметри болжол менен 25 нанометрдик беш бурчтук тибиндеги додекаэдрди түзөт. Грам-оң бактерия Escherichia coli E2 жыйырма төрт көчүрмөсүн камтыйт, cat. липоаттын протездик тобун өзүнө бекитет жана E2 камтылган лизин калдыгынын амин тобу менен амиддик тибиндеги байланышты түзөт.
Dihydrolipoyltransacetylase функционалдык айырмачылыктары бар 3 домендин өз ара аракеттенүүсү менен курулган. Булар: лизин калдыктарын камтыган жана липоат менен байланышкан аминоттерминалдык липойл домени; милдеттүү домен (борбордук E1- жана E3-); активдүү типтеги ацилтрансфераза борборлорун камтыган ички ацилтрансфераза домени.
Ачыткы пируватдегидрогеназа комплексинин бир гана липоил тибиндеги домени бар, сүт эмүүчүлөрдүн эки мындай домени жана Escherichia coli бактериясында үчөө бар. болгон аминокислоталардын линкер ырааттуулугужыйырмадан отузга чейин аминокислота калдыктары, E2 бөлүшөт, ал эми аланин жана пролин калдыктары заряддалган аминокислота калдыктары менен кесилишет. Бул шилтемелер көбүнчө кеңейтилген формаларга ээ. Бул өзгөчөлүк алардын 3 доменди бөлүшүүсүнө таасирин тийгизет.
Теке тегинин байланышы
E1 активдүү борбору менен TTP менен байланышты орнотот, ал эми активдүү борбор E3 FAD менен байланышты орнотот. Адамдын денесинде тетрамер түрүндөгү E1 ферменти бар, ал төрт суббирдиктен турат: эки E1альфа жана эки E 1 бета. Жөнгө салуучу белоктор протеинкиназа жана фосфопротеин фосфатаза түрүндө берилет. Түзүмдүн бул түрү (E1- E2- E 3) эволюциялык окутууда консерватизмдин элементи бойдон калууда. Окшош түзүлүшү жана структурасы бар комплекстер стандарттуу реакциялардан айырмаланган түрдүү реакцияларга катыша алат, мисалы, Кребс циклинде α-кетоглутарат кычкылданганда, катаболикалык утилизациянын натыйжасында пайда болгон α-кето кислотасы да кычкылданат. тармакталган тибиндеги аминокислоталардын: валин, лейцин жана изолейцин.
Пируватдегидрогеназа комплексинде E3 ферменти бар, ал башка комплекстерде да кездешет. Белоктун структурасынын, кофакторлорунун жана ошондой эле реакция механизмдеринин окшоштугу жалпы келип чыгышын көрсөтүп турат. Липоат E2 лизинге жабышып, E1 активдүү борбордон жылып кете ала турган «кол» түрү пайда болот. активдүү борборлор E 2 жанаE3, бул болжол менен 5 нм.
Пируватдегидрогеназа комплексиндеги эукариоттор E3BPдин он эки суббирдигин камтыйт (E3 – каталитикалык эмес мүнөздөгү байланыштыруучу протеин). Бул белоктун так жайгашкан жери белгисиз. Бул протеин субеддердин кээ бир бөлүгүн алмаштырат деген гипотеза бар. E2 уйдагы PDH.
Микроорганизмдер менен байланыш
Каралып жаткан комплекс анаэробдук бактериялардын кээ бир түрлөрүнө мүнөздүү. Бирок структурасында PDH бар бактериялык организмдердин саны аз. Бактерияларда комплекс аткарган функциялар, эреже катары, жалпы процесстерге кыскартылат. Мисалы, Zymonomonas mobilis бактериясындагы пируватдегидрогеназа комплексинин ролу спирттик ачытуу болуп саналат. Мындай максаттар үчүн 98% га чейинки өлчөмдөгү пируват бактериялары керектелет. Калган бир нече пайызы көмүр кычкыл газына, никотинамид аденин динуклеотидине, ацетил-КоАга жана башкаларга чейин кычкылданат. Zymomonas mobilisдеги пируватдегидрогеназа комплексинин түзүлүшү кызыктуу. Бул микроорганизмде төрт фермент бар: E1alpha, E1бета, E2 жана E 3. Бул бактериянын PDH курамында E1бета ичиндеги липоил домени бар, бул аны уникалдуу кылат. Комплекстин өзөгү E2 болуп саналат, ал эми комплексти уюштуруунун өзү беш бурчтуу дудекаэдр формасын алат. Zymomonas mobilis трикарбон кислотасынын циклинин бүтүндөй бир катар ферменттерине ээ эмес, ошондуктан анын PDH анаболикалык функцияларды гана аткарат.
адамда PDH
Адам, башка тирүү организмдер сыяктуу,PDH коддоочу гендер бар. E1alpha – PDHA 1 гени X хромосомасында локализацияланган. PDH жетишсиздигине. Оорунун симптомдору өтө ар түрдүү болушу мүмкүн, жумшак лактоацидоз көйгөйлөрүнөн дененин өнүгүүсүндөгү өлүмгө алып келүүчү кемтиктерге чейин. Х-хромосомасында окшош аллел бар эркектер жакында өтө жаш курагында өлүшөт. Бул оорудан аялдар да жабыркайт, бирок азыраак даражада, көйгөйдүн өзү кандайдыр бир Х хромосомасынын инактивацияланышында.
Мутация көйгөйлөрү
E1бета - PDHB - үчүнчү хромосомада жайгашкан. Бул ген үчүн мутанттык типтеги эки гана аллел белгилүү, алар гомозиготтук абалда болуу менен жыл бою өлүмгө алып келет, бул кемчилик менен байланышкан.
Балким, организм толук өнүгүп бүтө электе өлүмгө алып келе турган башка ушул сыяктуу аллельдер бардыр. E2 - DLAT - он биринчи хромосомада топтолгон. Адамзат келечекте көйгөйлөрдү жаратуучу бул гендин эки аллелин билет, бирок туура тамактануу мунун ордун толтура алат. Бул гендеги башка мутациялардан улам түйүлдүк жатындын ичинде өлүп калуу ыктымалдыгы жогору. E3 - dld - жетинчи хромосомада жайгашкан жана аллельдердин көп санын камтыйт. Жетишеталардын көп пайызы генетикалык мүнөздөгү оорулардын пайда болушуна алып келет, бул аминокислота алмашуунун бузулушу менен байланыштуу болот.
Тыянак
Биз пируватдегидрогеназа комплексинин тирүү организмдер үчүн канчалык маанилүү экенин карап чыктык. Анда пайда болгон реакциялар биринчи кезекте пируваттын кычкылдануу жолу менен декарбоксилдешине багытталган, ал эми PDH өзү өтө адистештирилген, бирок ар кандай шарттарда, белгилүү себептерден улам, ал башка мүнөздөгү функцияларды да аткара алат, мисалы, ферментацияга катышат. Биз ошондой эле пируваттын кычкылдануусуна катышкан белок тибиндеги комплекстер беш кофактор болгондо гана иштей турган беш ферменттен тураарын аныктадык. Декарбоксилдештирүүнүн татаал механизминин алгоритминдеги ар кандай өзгөрүүлөр олуттуу патологияларды жаратып, ал тургай адамдын өлүмүнө алып келиши мүмкүн.
