Piruvato desidrogenase - Pyruvate dehydrogenase

piruvato desidrogenase (transferência de acetil)
PDwhole1.jpg
Estrutura cristalográfica da piruvato desidrogenase (PDH). PH é um dímero de seis domínios com regiões α (azul), α '(amarelo), β (vermelho) e β' (azul-petróleo) denotadas por cores diferentes. O pirofosfato de tiamina (TPP) é mostrado em forma de bola e bastão cinza, dois íons de magnésio em roxo submetidos à ligação de metal com o TPP e dois íons de potássio em laranja.
Identificadores
EC nº 1.2.4.1
CAS no. 9014-20-4
Bancos de dados
IntEnz Vista IntEnz
BRENDA Entrada BRENDA
ExPASy NiceZyme view
KEGG Entrada KEGG
MetaCyc via metabólica
PRIAM perfil
Estruturas PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Ontologia Genética AmiGO / QuickGO

A piruvato desidrogenase é uma enzima que catalisa a reação do piruvato e uma lipoamida para dar a diidrolipoamida acetilada e o dióxido de carbono . A conversão requer a coenzima pirofosfato de tiamina .

PyruvateDehyRxn.png

A piruvato desidrogenase é geralmente encontrada como um componente, referido como E1, do complexo da piruvato desidrogenase (PDC). O PDC consiste em outras enzimas, denominadas E2 e E3. Coletivamente, E1-E3 transformam piruvato , NAD + , coenzima A em acetil-CoA , CO 2 e NADH. A conversão é crucial porque o acetil-CoA pode então ser usado no ciclo do ácido cítrico para realizar a respiração celular . Para distinguir entre essa enzima e o PDC, ela é sistematicamente chamada de piruvato desidrogenase (transferência de acetila) .

Mecanismo

Mecanismo simplificado para a reação da piruvato desidrogenase. A coenzima TPP é mostrada com substituintes abreviados.

O pirofosfato de tiamina (TPP) se converte em um ileto por desprotonação. O ileto ataca o grupo cetona do piruvato. O aduto resultante descarboxila . O 1,3-dipolo resultante acetila redutivamente a lipoamida-E2.

Em termos de detalhes, dados bioquímicos e estruturais para E1 revelaram um mecanismo de ativação da coenzima TPP pela formação da ligação de hidrogênio conservada com resíduo de glutamato (Glu59 em E1 humano) e pela imposição de uma conformação V que traz o átomo N4 'da aminopirimidina à ligação de hidrogênio intramolecular com o átomo de tiazólio C2. Esta combinação única de contatos e conformações de TPP leva à formação do C2-carbanião reativo, eventualmente. Após o cofator TPP descarboxilar o piruvato, a porção acetil se torna um derivado de hidroxietila covalentemente ligado ao TPP.

Estrutura

E1 é uma proteína multimérica. E1s de mamíferos, incluindo E1 humano, são tetraméricos, compostos por duas subunidades α e duas β. Alguns E1s bacterianos, incluindo E1 de Escherichia coli , são compostos de duas subunidades semelhantes, cada uma sendo tão grande quanto a soma das massas moleculares das subunidades α e β.

Subunidade E1 da piruvato desidrogenase de E. coli . As cores representam cadeias diferentes. Estrutura determinada por Arjunan et al. Biochemistry 2002. Criado com PyMol.

.

Site ativo

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E1 tem dois sítios catalíticos, cada um fornecendo pirofosfato de tiamina ( TPP ) e íon magnésio como cofatores. A subunidade α se liga ao íon magnésio e ao fragmento de pirofosfato, enquanto a subunidade β se liga ao fragmento de pirimidina do TPP , formando, em conjunto, um sítio catalítico na interface das subunidades.

O sítio ativo para a piruvato desidrogenase (imagem criada a partir do PDB : 1NI4 ) mantém o TPP através da ligação do metal a um íon de magnésio (esfera roxa) e através da ligação de hidrogênio aos aminoácidos. Embora mais de 20 aminoácidos possam ser encontrados no sítio ativo, os aminoácidos Tyr 89, Arg 90, Gly 136, Val 138, Asp 167, Gly 168, Ala 169, Asn, 196 e His 263 realmente participam de ligações de hidrogênio para manter TPP e piruvato (não mostrado aqui) no sítio ativo. Os aminoácidos são mostrados como fios e o TPP tem a forma de uma bola e um bastão. O sítio ativo também auxilia na transferência do acil no TPP para uma lipoamida aguardando E2.

Regulamento

A fosforilação de E1 pela piruvato desidrogenase quinase (PDK) inativa E1 e, subsequentemente, todo o complexo. PDK é inibido por ácido dicloroacético e piruvato , resultando em uma maior quantidade de PDH ativo não fosforilado. A fosforilação é revertida pela piruvato desidrogenase fosfatase , que é estimulada pela insulina , PEP e AMP , mas inibida competitivamente por ATP , NADH e acetil-CoA .

Regulação da piruvato desidrogenase

Patologia

A piruvato desidrogenase é direcionada por um autoantígeno conhecido como anticorpos antimitocondriais (AMA), que resulta na destruição progressiva dos pequenos ductos biliares do fígado, levando à cirrose biliar primária . Esses anticorpos parecem reconhecer proteínas oxidadas que resultaram de respostas imunes inflamatórias. Algumas dessas respostas inflamatórias podem estar relacionadas à sensibilidade ao glúten, visto que mais de 50% dos pacientes com insuficiência hepática aguda em um estudo exibiram um autoanticorpo não mitocondrial contra a transglutaminase tecidual . Outros autoantígenos mitocondriais incluem oxoglutarato desidrogenase e complexo alfa-cetoácido desidrogenase de cadeia ramificada , que são antígenos reconhecidos por anticorpos antimitocondriais .

A deficiência de piruvato desidrogenase (PDH) é uma doença metabólica degenerativa congênita resultante de uma mutação do complexo piruvato desidrogenase (PDC) localizado no cromossomo X. Embora os defeitos tenham sido identificados em todas as 3 enzimas do complexo, a subunidade E1-α é predominantemente a culpada. O mau funcionamento do ciclo do ácido cítrico devido à deficiência de PDH priva o corpo de energia e leva a um acúmulo anormal de lactato. A deficiência de PDH é uma causa comum de acidose láctica em recém-nascidos e frequentemente se apresenta com letargia grave, alimentação inadequada, taquipnéia e ocorreram casos de morte.

Exemplos

As proteínas humanas que possuem atividade piruvato desidrogenase incluem:

Piruvato desidrogenase (lipoamida) alfa 1
Identificadores
Símbolo PDHA1
Alt. símbolos PDHA
Gene NCBI 5160
HGNC 8806
OMIM 300502
RefSeq NM_000284
UniProt P08559
Outros dados
Número CE 1.2.4.1
Locus Chr. X p22.1
piruvato desidrogenase (lipoamida) alfa 2
Identificadores
Símbolo PDHA2
Alt. símbolos PDHAL
Gene NCBI 5161
HGNC 8807
OMIM 179061
RefSeq NM_005390
UniProt P29803
Outros dados
Número CE 1.2.4.1
Locus Chr. 4 q22-q23
piruvato desidrogenase (lipoamida) beta
Identificadores
Símbolo PDHB
Alt. símbolos PHE1B
Gene NCBI 5162
HGNC 8808
OMIM 179060
RefSeq NM_000925
UniProt P11177
Outros dados
Número CE 1.2.4.1
Locus Chr. 3 p21.1-14.2

Enzimas relacionadas

Nas bactérias , existe uma forma de piruvato desidrogenase (também chamada de piruvato oxidase, EC 1.2.2.2) que liga a oxidação do piruvato em acetato e dióxido de carbono à redução do ferrocitocromo. Em E. coli, essa enzima é codificada pelo gene da varíola B e a proteína tem um cofator de flavina. Esta enzima aumenta a eficiência de crescimento de E. coli em condições aeróbias.

Veja também

Referências

  • Ochoa S (1954). Mecanismos enzimáticos no ciclo do ácido cítrico ". Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular Biology . Avanços em Enzimologia e Assuntos Relacionados de Bioquímica . Avanços em Enzimologia - e Áreas Relacionadas de Biologia Molecular. 15 . pp. 183–270. doi : 10.1002 / 9780470122600.ch5 . ISBN 9780470122600. PMID  13158180 .
  • Scriba P, Holzer H (1961). "Gewinnung von alphaHydroxyathyl-2-thiaminpyrophosphat mit Pyruvatoxydase aus Schweineherzmuskel". Biochem. Z . 334 : 473–486.
  • Perham RN (2000). "Braços oscilantes e domínios oscilantes em enzimas multifuncionais: máquinas catalíticas para reações em várias etapas". Revisão Anual de Bioquímica . 69 (1): 961–1004. doi : 10.1146 / annurev.biochem.69.1.961 . PMID  10966480 .

links externos