Pyruvátdehydrogenáza: Porovnání verzí
nový dle cit. knih |
m {{Commonscat}}; kosmetické úpravy |
||
| (Není zobrazeno 9 mezilehlých verzí od 8 dalších uživatelů.) | |||
| Řádek 1: | Řádek 1: | ||
[[ |
[[Soubor:PDwhole1.jpg|náhled|Na obrázku je enzym E<sub>1</sub>, jedna ze součástí pyruvátdehydrogenázového komplexu. Jen takovýchto enzymů je v komplexu 20-30]] |
||
'''Pyruvátdehydrogenáza''' ('''PDC''' podle ''pyruvate dehydrogenase complex'') je [[enzym]]atický komplex, který katalyzuje rozkladnou reakci [[ |
'''Pyruvátdehydrogenáza''' ('''PDC''' podle ''pyruvate dehydrogenase complex'') je [[enzym]]atický [[komplexní sloučenina|komplex]], který katalyzuje rozkladnou reakci [[kyselina pyrohroznová|pyruvátu]] za vzniku [[acetylkoenzym A|acetylkoenzymu A]] a [[oxid uhličitý|oxidu uhličitého]]. Tato [[redoxní reakce]] (tzv. oxidativní dekarboxylace) je jedním z ústředních kroků [[energetický metabolismus|energetického metabolismu]], protože spojuje finální [[glykolýza|glykolytický]] produkt (pyruvát) s acetylkoenzymem A, který může vstoupit do [[Citrátový cyklus|Krebsova cyklu]] či jiných metabolických drah. PDC se u [[eukaryota|jaderných organismů]] vyskytuje v [[mitochondriální matrix]].<ref name="ency" /> |
||
==Struktura== |
== Struktura == |
||
[[ |
[[Soubor:PDH-Pyruvate dehydrogenase.jpg|náhled|vlevo|upright=0.7|Alfa a beta podjednotka enzymu E1]] |
||
Enzym pyruvátdehydrogenáza je ve skutečnosti obrovský [[multienzymový komplex]], který u [[savci|savců]] dosahuje velikosti 7-10 |
Enzym pyruvátdehydrogenáza je ve skutečnosti obrovský [[multienzymový komplex]], který u [[savci|savců]] dosahuje velikosti 7-10 [[Dalton (jednotka)|MDa]]<ref name="ency" /> (tzn. [[relativní hmotnost|molekulová hmotnost]] až 10 000 000) a je tedy přibližně dvakrát větší než [[ribozom]]. Díky tomu je také poměrně snadno pozorovatelný pod [[elektronový mikroskop|elektronovým mikroskopem]].<ref name="ency" /> |
||
Skládá se z několika různých proteinů a z celé řady pomocných [[kofaktor (biochemie)|kofaktorů]] nebílkovinné povahy. K nejdůležitějším proteinovým složkám patří E1 (vlastní pyruvátdehydrogenáza v úzkém slova smyslu – v počtu 20 až 30 |
Skládá se z několika různých proteinů a z celé řady pomocných [[kofaktor (biochemie)|kofaktorů]] nebílkovinné povahy. K nejdůležitějším proteinovým složkám patří E1 (vlastní pyruvátdehydrogenáza v úzkém slova smyslu – v počtu 20 až 30 hetero[[tetramer]]ů), E2 (dihydrolipoamid acetyltransferáza, v počtu 54 podjednotek) a E3 (lipoamid dehydrogenáza, 6 homodimerů). Mimo tyto tři základní jsou součástí komplexu i další přídatné a regulační proteiny, z důležitých například [[E3BP]] („protein X“).<ref name="ency" /> Dále je pro funkci PDC vyžadováno pět kofaktorů: [[thiamindifosfát]], [[lipoát]], [[koenzym A]], [[FAD]] a [[NAD+]].<ref name="voet" /> |
||
==Mechanismus== |
== Mechanismus == |
||
[[ |
[[Soubor:PDH schema.png|náhled|Mechanismus funkce pyruvátdehydrogenázového komplexu: vyznačeny důležité chemické skupiny podílející se na sumární reakci]] |
||
Pyruvátdehydrogenáza katalyzuje ireverzibilní reakci (DG‘0= -39 kJ), jež se dá sumárně zapsat takto:<ref name=ency /> |
Pyruvátdehydrogenáza katalyzuje ireverzibilní reakci (DG‘0= -39 kJ), jež se dá sumárně zapsat takto:<ref name="ency" /> |
||
::[[pyruvát]] + [[koenzym A|CoA]] + [[NADH|NAD<sup>+</sup>]] |
::[[pyruvát]] + [[koenzym A|CoA]] + [[NADH|NAD<sup>+</sup>]] → [[acetyl-CoA]] + [[NADH]] + [[vodíkový kationt|H<sup>+</sup>]] + [[oxid uhličitý|CO<sub>2</sub>]] |
||
Tvorba acetylkoenzymu A probíhá v pěti krocích. Nejprve se pyruvát naváže na [[thiamindifosfát]] v enzymu E1 a dojde k [[dekarboxylace|dekarboxylaci]]. V druhém kroku je meziprodukt předán enzymu E2 a (stále pomocí enzymu E1) dojde k oxidaci [[hydroxyl|hydroxyskupiny]] na [[oxoskupina|oxoskupinu]] za současné redukce lipoátu na dihydrolipoát. Zároveň se vyváže thiamindifosfát. V třetí fázi je pomocí enzymu E3 přenesen [[acetyl]] z dihydrolipoátu na koenzym A, čímž vzniká acetylkoenzym A. Další kroky slouží k regeneraci enzymu - ve čtvrtém kroku se reoxiduje dihydrolipoát na lipoát za současné redukce [[disulfidový můstek|disulfidového můstku]]. V pátém kroku se elektrony přenesou na FAD (za vzniku FADH<sub>2</sub>) a z něj na NAD+ (za vzniku volného NADH).<ref name=voet>{{citace monografie| příjmení = Voet | jméno=Donald |příjmení2= Voet |jméno2=Judith | titul = Biochemie | vydání = 1. | vydavatel=Victoria Publishing| místo=Praha| rok= 1995| isbn= 80-85605-44-9}}</ref> |
Tvorba acetylkoenzymu A probíhá v pěti krocích. Nejprve se pyruvát naváže na [[thiamindifosfát]] v enzymu E1 a dojde k [[dekarboxylace|dekarboxylaci]]. V druhém kroku je meziprodukt předán enzymu E2 a (stále pomocí enzymu E1) dojde k oxidaci [[hydroxyl|hydroxyskupiny]] na [[oxoskupina|oxoskupinu]] za současné redukce lipoátu na dihydrolipoát. Zároveň se vyváže thiamindifosfát. V třetí fázi je pomocí enzymu E3 přenesen [[acetyl]] z dihydrolipoátu na koenzym A, čímž vzniká acetylkoenzym A. Další kroky slouží k regeneraci enzymu - ve čtvrtém kroku se reoxiduje dihydrolipoát na lipoát za současné redukce [[disulfidový můstek|disulfidového můstku]]. V pátém kroku se elektrony přenesou na FAD (za vzniku FADH<sub>2</sub>) a z něj na NAD+ (za vzniku volného NADH).<ref name="voet">{{citace monografie| příjmení = Voet | jméno=Donald |příjmení2= Voet |jméno2=Judith | titul = Biochemie | vydání = 1. | vydavatel=Victoria Publishing| místo=Praha| rok= 1995| isbn= 80-85605-44-9}}</ref> |
||
==Regulace== |
== Regulace == |
||
[[ |
[[Soubor:1400x1048 pdh regulation.png|náhled|Schéma regulace PDC]] |
||
Rozklad pyruvátu na acetylkoenzym A je možno označit za „bod, z něhož není návratu“, a proto je pyruvátdehydrogenázová reakce v buňce pečlivě regulována. Nejčastěji dochází k jeho inhibici pomocí série tří fosforylací, které provádí [[PDH kináza]]. Tato kináza je neaktivní za přebytku pyruvátu a aktivuje ji vysoké množství ATP, NADH a acetylkoenzymu A. Za defosforylaci (a tedy aktivaci) pyruvátdehydrogenázy jsou naopak zodpovědné [[PDH fosfatáza|PDH fosfatázy]], enzymy, které jsou stimulované [[inzulin]]em. V některých případech však dosud není přesně znám mechanismus, jakým je signál převeden např. z [[inzulinový receptor|inzulinového receptoru]] do matrix mitochondrií.<ref name=ency>{{citace sborníku | sestavitel = Lennarz,W.J., Lane, M.D. | sborník = Encyclopedia of Biological Chemistry , Four-Volume Set, 1-4| titul=Pyruvate Dehydrogenase| autor=Sam A. Johnson; James G. McCormack }}</ref> |
Rozklad pyruvátu na acetylkoenzym A je možno označit za „bod, z něhož není návratu“, a proto je pyruvátdehydrogenázová reakce v buňce pečlivě regulována. Nejčastěji dochází k jeho inhibici pomocí série tří fosforylací, které provádí [[PDH kináza]]. Tato kináza je neaktivní za přebytku pyruvátu a aktivuje ji vysoké množství ATP, NADH a acetylkoenzymu A. Za defosforylaci (a tedy aktivaci) pyruvátdehydrogenázy jsou naopak zodpovědné [[PDH fosfatáza|PDH fosfatázy]], enzymy, které jsou stimulované [[inzulin]]em. V některých případech však dosud není přesně znám mechanismus, jakým je signál převeden např. z [[inzulinový receptor|inzulinového receptoru]] do matrix mitochondrií.<ref name="ency">{{citace sborníku | sestavitel = Lennarz,W.J., Lane, M.D. | sborník = Encyclopedia of Biological Chemistry , Four-Volume Set, 1-4| titul=Pyruvate Dehydrogenase| autor=Sam A. Johnson; James G. McCormack }}</ref> |
||
== Onemocnění == |
== Onemocnění == |
||
| Řádek 23: | Řádek 24: | ||
== Reference == |
== Reference == |
||
<references /> |
<references /> |
||
== Externí odkazy == |
|||
* {{Commonscat}} |
|||
{{Autoritní data}} |
|||
[[Kategorie:Oxidoreduktázy]] |
[[Kategorie:Oxidoreduktázy]] |
||
[[Kategorie:Buněčné dýchání]] |
[[Kategorie:Buněčné dýchání]] |
||
[[de:Pyruvatdehydrogenase-Komplex]] |
|||
[[en:Pyruvate dehydrogenase complex]] |
|||
[[fr:Complexe pyruvate déshydrogénase]] |
|||
[[id:Kompleks piruvat dehidrogenase]] |
|||
[[it:Piruvato deidrogenasi (complesso enzimatico)]] |
|||
[[ja:ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体]] |
|||
[[ru:Пируватдегидрогеназный комплекс]] |
|||
[[sl:Kompleks piruvat-dehidrogenaza]] |
|||
[[fi:Pyruvaattidehydrogenaasikompleksi]] |
|||
[[zh:丙酮酸脫氫酶複合體]] |
|||
Aktuální verze z 21. 5. 2022, 21:52
Pyruvátdehydrogenáza (PDC podle pyruvate dehydrogenase complex) je enzymatický komplex, který katalyzuje rozkladnou reakci pyruvátu za vzniku acetylkoenzymu A a oxidu uhličitého. Tato redoxní reakce (tzv. oxidativní dekarboxylace) je jedním z ústředních kroků energetického metabolismu, protože spojuje finální glykolytický produkt (pyruvát) s acetylkoenzymem A, který může vstoupit do Krebsova cyklu či jiných metabolických drah. PDC se u jaderných organismů vyskytuje v mitochondriální matrix.[1]
Struktura
[editovat | editovat zdroj]
Enzym pyruvátdehydrogenáza je ve skutečnosti obrovský multienzymový komplex, který u savců dosahuje velikosti 7-10 MDa[1] (tzn. molekulová hmotnost až 10 000 000) a je tedy přibližně dvakrát větší než ribozom. Díky tomu je také poměrně snadno pozorovatelný pod elektronovým mikroskopem.[1]
Skládá se z několika různých proteinů a z celé řady pomocných kofaktorů nebílkovinné povahy. K nejdůležitějším proteinovým složkám patří E1 (vlastní pyruvátdehydrogenáza v úzkém slova smyslu – v počtu 20 až 30 heterotetramerů), E2 (dihydrolipoamid acetyltransferáza, v počtu 54 podjednotek) a E3 (lipoamid dehydrogenáza, 6 homodimerů). Mimo tyto tři základní jsou součástí komplexu i další přídatné a regulační proteiny, z důležitých například E3BP („protein X“).[1] Dále je pro funkci PDC vyžadováno pět kofaktorů: thiamindifosfát, lipoát, koenzym A, FAD a NAD+.[2]
Mechanismus
[editovat | editovat zdroj]
Pyruvátdehydrogenáza katalyzuje ireverzibilní reakci (DG‘0= -39 kJ), jež se dá sumárně zapsat takto:[1]
Tvorba acetylkoenzymu A probíhá v pěti krocích. Nejprve se pyruvát naváže na thiamindifosfát v enzymu E1 a dojde k dekarboxylaci. V druhém kroku je meziprodukt předán enzymu E2 a (stále pomocí enzymu E1) dojde k oxidaci hydroxyskupiny na oxoskupinu za současné redukce lipoátu na dihydrolipoát. Zároveň se vyváže thiamindifosfát. V třetí fázi je pomocí enzymu E3 přenesen acetyl z dihydrolipoátu na koenzym A, čímž vzniká acetylkoenzym A. Další kroky slouží k regeneraci enzymu - ve čtvrtém kroku se reoxiduje dihydrolipoát na lipoát za současné redukce disulfidového můstku. V pátém kroku se elektrony přenesou na FAD (za vzniku FADH2) a z něj na NAD+ (za vzniku volného NADH).[2]
Regulace
[editovat | editovat zdroj]
Rozklad pyruvátu na acetylkoenzym A je možno označit za „bod, z něhož není návratu“, a proto je pyruvátdehydrogenázová reakce v buňce pečlivě regulována. Nejčastěji dochází k jeho inhibici pomocí série tří fosforylací, které provádí PDH kináza. Tato kináza je neaktivní za přebytku pyruvátu a aktivuje ji vysoké množství ATP, NADH a acetylkoenzymu A. Za defosforylaci (a tedy aktivaci) pyruvátdehydrogenázy jsou naopak zodpovědné PDH fosfatázy, enzymy, které jsou stimulované inzulinem. V některých případech však dosud není přesně znám mechanismus, jakým je signál převeden např. z inzulinového receptoru do matrix mitochondrií.[1]
Onemocnění
[editovat | editovat zdroj]Poškození (resp. vrozený defekt) v jakékoliv složce pyruvátdehydrogenázového komplexu může mít za následek tzv. laktátovou acidózu, což je mnohdy fatální onemocnění, při němž se v těle hromadí kyselina mléčná. Dochází k mentální a pohybové retardaci či dokonce ataxii.[3]
Reference
[editovat | editovat zdroj]- ↑ a b c d e f Sam A. Johnson; James G. McCormack. Pyruvate Dehydrogenase. In: Lennarz,W.J., Lane, M.D. Encyclopedia of Biological Chemistry , Four-Volume Set, 1-4. [s.l.]: [s.n.]
- ↑ a b VOET, Donald; VOET, Judith. Biochemie. 1.. vyd. Praha: Victoria Publishing, 1995. ISBN 80-85605-44-9.
- ↑ Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology; revised edition. Příprava vydání R. Cammack et al. New York: Oxford university press, 2006. ISBN 0-19-852917-1.
Externí odkazy
[editovat | editovat zdroj]
Obrázky, zvuky či videa k tématu pyruvátdehydrogenáza na Wikimedia Commons