브랜치 체인 알파케토산 탈수소효소 복합체

Branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase complex

브랜치 체인 α-케토아시드 탈수소효소 복합체(BCKDC 또는 BCKDH 복합체)는 미토콘드리아 내막에서 발견되는 효소의 복합체다.[1]이 효소 복합체는 갈라진 짧은 사슬 알파-케토아키드의 산화 데카르복시화에 촉매 작용을 한다.BCKDC는 크렙스 사이클에서 기능하는 핵심 효소인 파이로바이트 탈수소효소와 알파-케토글루타레이트 탈수소효소로 구성된 미토콘드리아 α-케토아시드 탈수소효소 복합 계열의 일원이다.null

코엔자메스

이 콤플렉스는 다음과 같은 5가지 공진법을 필요로 한다.

생물 함수

동물 조직에서, BCKDC은 측쇄 아미노산 L-isoleucine, L-valine, L-leucine의 이화 작용, 그들의deaminated 파생 상품 규제(L-alpha-keto-beta-methylvalerate,alpha-ketoisovalerate, alpha-ketoisocaproate 각각)과 α-Methylbutyryl-CoA에 them[3]변환하면 Isobutyryl-CoA a행동하고 비가역적인 step[2]catalyzesIsond각각 발레릴-코아.[4][5][6]박테리아에서, 이 효소는 갈라진 긴 사슬 지방산의 합성에 참여한다.[7]식물에서 이 효소는 갈고 긴 사슬 탄화수소의 합성에 관여한다.null

BCKDC에 의해 촉매되는 전체 투약 반응은 그림 1에 나타나 있다.

그림 1: 이것은 브랜치 체인 알파-케토아시드 탈수소효소 복합체에 의해 촉매되는 전반적인 반응이다.

구조

BCKDC에 의한 효소 촉매제의 메커니즘은 이 큰 효소 복합체의 정교한 구조에 주로 의존한다.이 효소 복합체는 알파-케토아시드 탈수소효소(E1 성분이라고도 함), 디히드로이포아미드 탈수소효소(E2 성분), 디히드로이포아미드 탈수소효소(E3 성분)의 세 가지 촉매 성분으로 구성되어 있다.인간에서, 옥타헤드 대칭으로 배열된2 E의 24부는 BCKDC의 핵심을 [8]형성한다. 24E2 서브유닛의 이 중합체와 비균관적으로 연계된 것은 12 E1 α2β2 테트라머와 6 E 호모디머다3.E1/E-binding3 도메인 외에도 E 하위2 유닛에는 (i) 단백질의 아미노-단자 부분에 있는 지질-내측 영역과 (ii) 카복시-단자 부분에 있는 내측 코어 영역 등 2개의 중요한 구조 영역이 있다.내부 코어 도메인은 두 개의 도메인 간 세그먼트(링커)에 의해 E 서브2 유닛의 다른 두 개의 도메인과 연결된다.[9]내핵 영역은 효소 복합체의 과두 코어를 형성하고 아킬전달효소 반응을 촉진하기 위해 필요하다(아래 "메커니즘" 섹션에 표시됨).[10]E의2 Lipoyl 영역은 앞에서 언급한 링크러의 순응적 유연성 때문에 조립된 BCKDC에서 E1, E 하위2 영역의3 활성 사이트 사이에서 자유롭게 이동할 수 있다(그림 2 참조).[11][12]따라서 구조뿐만 아니라 기능 측면에서도 E2 구성요소는 BCKDC에 의해 촉매되는 전체 반응에서 중심적인 역할을 한다.

그림 2:이것은 "swing" lipoyl 도메인의 도식이다.이 Lipoyl 도메인은 BCKDC의 E2 하위 장치에 공동 부착되지만 E1, E2 하위 유니트3 사이에서 자유롭게 회전할 수 있다는 점에 유의하십시오."메커니즘" 섹션에서 설명했듯이, BCKDC의 3개 서브유닛 각각에 있는 활성 부위들 사이에서 자유롭게 회전할 수 있는 지질 그룹의 능력은 이 효소 복합체의 촉매 활성도에 크고 중요한 역할을 한다.[13]

각 서브 유닛의 역할은 다음과 같다.

E1 하위 단위

E1(EC 1.2.4.4)는 티아민 피로인산염(TPP)을 촉매 공동 인자로서 사용한다.E는1 α-케토아시드의 데카복시화와 E에2 공밸런스 결합한 지질 모이티(다른 촉매제 공동 인자)의 후속 환원 아킬화 모두를 촉매한다.

E2 하위 단위

E2(EC 2.3.1.168)는 지방질 계량기에서 코엔자임 A(계측 응고자)로 아틸 그룹의 전달을 촉진한다.[14]null

E3 하위 단위

E3(EC 1.8.1.4) 성분은 플라보프로틴으로, FAD(촉매성 공동활성제)를 산화제로 사용하여 E의2 감소된 지질 유황 잔류물을 다시 산화시킨다.그런 다음 FAD는 이러한 양성자와 전자를 NAD+(스토리히코미터 공효소)로 전송하여 반응 주기를 완료한다.null

메커니즘

앞서 언급했듯이, BCKDC의 포유류에서의 주요 기능은 브랜치 체인 아미노산의 카타볼리즘에서 되돌릴 수 없는 단계를 촉진하는 것이다.그러나 BCKDC는 비교적 광범위한 특수성을 가지며, 또한 4-메틸시오-2-옥소부티레이트 및 2-옥소부티레이트를 비슷한 속도로 산화시키고, 브랜치 체인 아미노산 기판과 유사한 Km 값을 갖는다.[15]BCKDC도 또한 화루베이트를 산화시키겠지만, 그렇게 느린 속도로는 이 측면 반응은 생리학적 의미가 거의 없다.[16][17]null

반응 메커니즘은 다음과 같다.[18]여러 가지 분기 체인 α-케토아시드 중 어떤 것이라도 출발 재료로 사용되었을 수 있다는 점에 유의하십시오. 이 예에서 α-케토아세균은 BCKDC 기질로 임의로 선택되었다.null

참고: 1단계와 2단계는 E 도메인에서1 발생

STEP 1: α-케투아세균은 TPP와 결합한 다음 디카르복실화된다.적절한 화살표 푸싱 메커니즘은 그림 3과 같다.null

그림 3: α-케투아소밸리트가 TPP와 결합한 후 디카복시화된다.

2단계: 2-메틸프로판올-TPP는 산화되어 아틸 그룹을 형성하는 동시에 E2의 지질 공동 계통으로 전달된다.TPP가 재생성된다는 점에 유의하십시오.적절한 화살표 푸싱 메커니즘은 그림 4와 같다.null

그림 4: 2-메틸프로판올-TPP는 산화되어 아틸 그룹을 형성하는 동시에 E2의 지질 공동 계통으로 전달된다.TPP가 재생성된다는 점에 유의하십시오.
참고: 이제 아세틸화 리포일 암이 E를1 떠나 3단계가 발생하는 E 활성2 사이트로 이동한다.

3단계: CoA로 Acyl 그룹 전송.적절한 화살표 푸싱 메커니즘은 그림 5와 같다.null

그림 5: CoA로 Acyl 그룹 전송
*주: 감소된 Lipoyl 암은 이제 E 활성3 사이트로 이동하며, 여기서 4단계와 5단계가 발생한다.

STEP 4: 그림 6과 같이 FAD 코엔자임에 의한 지방질의 산화.

그림 6: FAD 코엔자임(FAD coenzyme)에 의한 지방질의 산화.

5단계: FADH를2 FAD로 재산화하여 NADH:

FADH2 + NAD+ --> FAD + NADH + H+

질병 관련성

이 콤플렉스의 효소들 중 어떤 것에도 결핍이 있을 뿐만 아니라 콤플렉스 전체를 억제하면 브랜치 체인 아미노산과 그 유해한 파생물이 체내에 축적되게 된다.이러한 축적물은 체내 배설물(귀 왁스, 오줌 등)에 달콤한 냄새를 부여하여 메이플 시럽 소변 질환으로 알려진 병리학으로 이어진다.[19]null

이 효소는 1차 담도 간경화증에서 인정된 자가항생제로서 급성간 기능부전의 일종이다.이 항체들은 염증성 면역 반응에서 비롯된 산화 단백질을 인식하는 것으로 보인다.이러한 염증 반응들 중 일부는 글루텐 민감도로 설명된다.[20]그 밖의 미토콘드리아 오토엔티겐으로는 반미토콘드리아 항체가 인정하는 항원인 피루브산탈수소효소와 브랜치체인 옥소글루타산탈수소효소가 있다.null

참조

  1. ^ Indo I, Kitano A, Endo F, Akaboshi I, Matsuda I (1987). "Altered Kinetic Properties of the Branched-Chain Alpha-Keto Acid Dehydrogenase Complex Due to Mutation of the Beta-Subunit of the Branched-Chain Alpha-Keto Acid Decarboxylase (E1) Component in Lymphoblastoid Cells Derived from Patients with Maple Syrup Urine Disease". J Clin Invest. 80 (1): 63–70. doi:10.1172/JCI113064. PMC 442202. PMID 3597778.
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외부 링크