Apa piruvat dehidrogenase? Produksi energi adalah fungsi seluler kritis. Glukosa diambil dari darah oleh sel dan diubah menjadi piruvat, yang total sebuah sel 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa dimetabolisme. Jika itu adalah akhir dari cerita, kita akan membutuhkan jumlah yang berlebihan glukosa setiap hari hanya untuk tetap hidup. Sebaliknya, piruvat selanjutnya dimetabolisme menjadi asetil-KoA oleh piruvat dehidrogenase. Asetil-KoA memasuki siklus asam sitrat, di mana ia digunakan untuk menghasilkan lebih banyak energi.
Apa itu
Piruvat dehidrogenase (PDH) adalah salah satu dari dua komponen enzim kompleks dehidrogenase piruvat besar, yang terletak di mitokondria untuk mengkatalisis konversi piruvat menjadi asetil-CoA, substrat entri untuk siklus TCA.
Piruvat dehidrogenase melakukan dekarboksilasi piruvat dan asetilasi reduktif lipoat, yang secara kovalen terikat pada komponen enzim kedua. PDH diatur oleh piruvat dehidrogenase kinase (PDK), yang memfosforilasi PDH, dan PDH terfosforilasi tidak aktif. Karena aktivitas Piruvat dehidrogenase sangat penting untuk fosforilasi oksidatif glukosa, telah menjadi asumsi umum bahwa aktivitas PDH terganggu, tetapi PDK aktif, dalam sel kanker di mana sebagian besar piruvat harus dikonversi menjadi laktat. Gagasan ini menciptakan situasi paradoks di mana penghambatan Piruvat dehidrogenase adalah strategi yang valid untuk terapi kanker. Meskipun demikian, penghambatan Piruvat dehidrogenase telah terbukti sangat efektif.
Siklus Asam Sitrat
Siklus asam sitrat, juga dikenal sebagai siklus Kreb dan siklus asam trikarboksilat, terdiri dari delapan enzim yang berfungsi untuk metabolisme piruvat, yang itu sendiri merupakan produk akhir dari glikolisis, pemecahan metabolisme glukosa. sintase Sitrat, enzim pertama dari siklus, tidak dapat memanfaatkan piruvat sampai diubah menjadi asetil-CoA oleh piruvat dehidrogenase. Hasil siklus asam sitrat dalam produksi lebih dari 30 molekul ATP-energi tinggi dan beberapa proton-menyumbangkan molekul NADH.
Karakteristik
Piruvat dehidrogenase adalah sebenarnya kompleks yang terdiri dari berbagai subunit dari tiga enzim yang berbeda: piruvat dehidrogenase, dihydrolipoyl transasetilase dan dehidrogenase dihydrolipoyl. Enzim ini terikat non-kovalen ke kompleks dan bekerja bersama-sama untuk menghasilkan asetil-KoA untuk sitrat sintase. Kompleks ini, terletak di mitokondria, juga mengandung beberapa kofaktor yang penting untuk fungsinya: tiamin pirofosfat, asam lipoat, koenzim A, flavin adenin dinukleotida (FAD), dan nikotinamida adenin dinukleotida (NAD).
Ukuran
Kompleks piruvat dehidrogenase dalam E. coli yang kira-kira 4600 kiloDaltons dalam ukuran dan sekitar 300 angstrom dengan diameter. Beberapa kompleks eukariotik adalah 10000 kiloDaltons dalam ukuran dan terdiri dari lebih dari 50 subunit enzimatik. Ini adalah kompleks multienzim terbesar dikenal.
Fungsi
Pengolahan piruvat menjadi asetil-CoA dicapai melalui bantuan dari kofaktor hadir dalam kompleks. Asosiasi pirofosfat tiamin dengan piruvat dehidrogenase dan membantu dalam dekarboksilasi piruvat. Lipoic terkait dengan residu lisin pada dihydrolipoyl transasetilase, kelompok prostetik ini menerima gugus asetil diteruskan oleh piruvat dehidrogenase. Koenzim A merupakan substrat untuk dihydrolipoyl transasetilase, dan menerima gugus asetil dari asam lipoic. FAD dan NAD diminta untuk menerima proton yang merupakan produk sampingan dari kompleks. Sebanyak lima reaksi terjadi antara tiga enzim dan lima kofaktor.
Kontrol
Piruvat dehidrogenase dikontrol dalam dua cara. Pertama, NADH (sebuah produk dari siklus asam sitrat) dan asetil-CoA (produk piruvat dehidrogenase) bersaing untuk situs mengikat koenzim A dan NAD di kompleks. Dengan demikian, tingkat tinggi kedua produk menghambat piruvat dehidrogenase sehingga asetil-CoA tidak diproduksi yang tidak perlu. Metode kedua kontrol oleh fosforilasi, yang hanya terjadi pada sel eukariotik. NADH dan asetil-CoA tidak langsung mengaktifkan piruvat dehidrogenase kinase, agen phosphorylating yang menonaktifkan enzim pertama kompleks. Kedua insulin dan ion kalsium (sinyal untuk meningkatkan kebutuhan energi) mengaktifkan piruvat dehidrogenase fosfatase, dan hilangnya fosforilasi mengaktifkan kembali enzim pertama kompleks.
