Энэ нийтлэлд бид пируватдегидрогеназын цогцолбор гэж юу болох, үйл явцын биохимийн талаар ойлгомжтой тайлбарлаж, фермент, коэнзимийн найрлагыг илчлэх, энэ цогцолборын байгаль дахь үүрэг, ач холбогдлыг харуулахыг хичээх болно. мөн хүний амьдрал. Нэмж дурдахад цогцолборын функциональ зорилгыг зөрчсөний үр дагавар, тэдгээрийн илрэх хугацааг харгалзан үзнэ.
Үзэл баримтлалын танилцуулга
Пируватдегидрогеназын цогцолбор (PDH) нь декарбоксилжилтын үр дүнд пируватыг исэлдүүлэх үүрэгтэй уургийн төрлийн нэгдэл юм. Энэхүү цогцолбор нь 3 фермент, түүнчлэн туслах функцийг хэрэгжүүлэхэд шаардлагатай хоёр уураг агуулдаг. Пируватдегидрогеназын цогцолборыг ажиллуулахын тулд тодорхой кофакторууд байх ёстой. Тэдгээрийн тав нь байдаг: КоА, никотинамид аденины динуклеотид, флавин аденины динуклеотид, тиамин пирофосфат, липоат.
Бактерийн организм дахь PDH-ийг нутагшуулах нь цитоплазмд төвлөрч, эукариот эсүүд үүнийг хадгалдаг.митохондри дахь матрицад.
Пируват декарбоксилжилттэй холбоотой
Пируватдегидрогеназын цогцолборын ач холбогдол нь пируват исэлдэлтийн урвалд оршдог. Энэ үйл явцын мөн чанарыг анхаарч үзээрэй.
Декарбоксилжилтын нөлөөн дор пируват исэлдэлтийн механизм нь биохимийн шинж чанартай үйл явц бөгөөд CO2 молекул дангаар задарч, улмаар энэ нь молекулыг пируватад нэмж, декарбоксилжилтэнд өртөж, коэнзим А (КоА) -д хамаардаг. Ийм байдлаар ацетил-КоА үүсдэг. Энэ үзэгдэл нь гликолиз ба трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн хооронд завсрын байр эзэлдэг. Пируват дикарбоксилжих процесс нь өмнө дурьдсанчлан гурван фермент, хоёр туслах уураг агуулсан цогц MPC-ийн оролцоотойгоор явагддаг.
Коэнзимийн үүрэг
Пируватдегидрогеназын цогцолборын хувьд ферментүүд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Гэсэн хэдий ч тэд зөвхөн дээр дурдсан протезийн төрлийн таван коэнзим эсвэл бүлэг байгаа тохиолдолд л ажлаа эхлүүлж болно. Уг процесс нь өөрөө эцэст нь ацил бүлгийг КоА-ацетилд оруулахад хүргэнэ. Коэнзимийн тухай ярихдаа тэдгээрийн дөрөв нь тиамин, рибофлавин, ниацин, пантотений хүчил зэрэг витамин деривативт хамаардаг гэдгийг мэдэх хэрэгтэй.
Флавина аденины динуклеотид ба никотинамид аденины динуклеотид нь электрон дамжуулалтад оролцдог ба тиамин пирофосфат нь олон хүний мэддэг.пируват декарбоксилын коэнзим нь исгэх урвалд ордог.
Тиолын бүлгийг идэвхжүүлсэн
Ацетилжилтийн коэнзим (A) - тиол төрлийн бүлэг (-SH) агуулдаг бөгөөд энэ нь маш идэвхтэй бөгөөд CoA нь ацил бүлгийг тиол руу шилжүүлж, үүсгэх бодисын үүрэг гүйцэтгэхэд чухал бөгөөд зайлшгүй шаардлагатай. тиоэфир. Тиолын эфир (тиоэфир) нь чөлөөт шинж чанартай гидролизийн энергийн өндөр хурдтай байдаг тул ацил бүлгийг янз бүрийн хүлээн авагч молекулуудад шилжүүлэх өндөр чадвартай байдаг. Тийм ч учраас ацетил КоА-г үе үе идэвхжүүлсэн CH3COOH гэж нэрлэдэг.
Электрон дамжуулалт
Амин дэмийн дериватив болох 4 кофактороос гадна липоат гэж нэрлэгддэг пируватдегидрогеназын цогцолборын 5 дахь кофактор байдаг. Энэ нь урвуу исэлдэлтэнд өртөж болох 2 тиол төрлийн бүлэгтэй бөгөөд энэ нь дисульфидын холбоо (-S-S-) үүсгэдэг бөгөөд энэ үйл явц нь уураг дахь амин хүчлүүд ба цистеины үлдэгдэл хооронд явагддагтай төстэй юм. Исэлдүүлэх, нөхөн сэргээх чадвар нь липатад зөвхөн ацил бүлгийн төдийгүй электрон тээвэрлэгч байх чадварыг өгдөг.
Ферментийн иж бүрдэл
Ферментүүдээс пируватдегидрогеназын цогцолбор нь үндсэн гурван бүрэлдэхүүн хэсгийг агуулдаг. Эхний фермент нь пируватдегидросеназа (E1) юм. Хоёр дахь фермент ньдигидролипойлдегидрогеназа (E3). Гурав дахь нь дигидролипоилтрацетилаза (E2). Пируватдегидрогеназын цогцолбор нь эдгээр ферментүүдийг агуулдаг бөгөөд тэдгээрийг олон тооны хуулбараар хадгалдаг. Фермент бүрийн хуулбарын тоо өөр байж болох тул цогцолборын хэмжээ ихээхэн ялгаатай байж болно. Хөхтөн амьтдын PDH цогцолбор нь 50 нанометр диаметртэй байдаг. Энэ нь рибосомын диаметрээс 5-6 дахин их юм. Ийм цогцолборууд маш том тул электрон микроскопоор ялгах боломжтой.
Грам эерэг нянгийн stearothermophilus нян нь PDH-д дигидролипойл трансацетилазын жаран ижил хуулбартай бөгөөд энэ нь эргээд ойролцоогоор 25 нанометр диаметртэй таван өнцөгт төрлийн додекаэдр үүсгэдэг. Грам эерэг нян Escherichia coli нь E2, муур хорин дөрвөн хувийг агуулдаг. Липоатын протезийн бүлгийг өөртөө нааж, E2-д багтсан лизин үлдэгдлийн амин бүлэгтэй амид төрлийн холбоо тогтооно.
Дихидролипоилтрансацетилаза нь функциональ ялгаа бүхий 3 домэйны харилцан үйлчлэлээр бүтээгдсэн. Үүнд: лизиний үлдэгдэл агуулсан аминоттерминал липоил домэйн ба липоаттай холбоотой; холбох домэйн (төв E1- ба E3-); Идэвхтэй төрлийн ацилтрансферазын төвүүдийг агуулсан дотоод ацилтрансфераза домэйн.
Мөөгөнцрийн пируватдегидрогеназын нэгдэл нь зөвхөн нэг липоил төрлийн домайнтай, хөхтөн амьтад хоёр ийм домэйнтэй, гэдэсний савханцар нян гуравтай. Амин хүчлүүдийн холбоосын дараалал нь20-30 амин хүчлийн үлдэгдэл, E2 хуваалцдаг бол аланин ба пролины үлдэгдэл нь цэнэглэгдсэн амин хүчлийн үлдэгдэлтэй огтлолцдог. Эдгээр холбогч нь ихэвчлэн сунгасан хэлбэртэй байдаг. Энэ онцлог нь тэд 3 домэйн хуваалцахад нөлөөлнө.
Гарал үүслийн холбоо
E1 нь идэвхтэй төвөөрөө TTP-тэй, идэвхтэй төв E3 нь FAD-тай холбоо тогтооно. Хүний бие нь E1 ферментийг тетрамер хэлбэрээр агуулдаг бөгөөд энэ нь хоёр E1альфа, хоёр E гэсэн дөрвөн дэд нэгжээс бүрдэнэ. 1 бета. Зохицуулалтын уургууд нь уураг киназа ба фосфопротейн фосфатаз хэлбэрээр илэрдэг. Энэ төрлийн бүтэц (E1- E2- E 3) нь хувьслын сургаалын консерватизмын элемент хэвээр байна. Ижил бүтэц, бүтэцтэй цогцолборууд нь стандартаас ялгаатай янз бүрийн урвалд оролцож болно, жишээлбэл, Кребсийн мөчлөгийн үед α-кетоглутарат исэлдэх үед катаболик ашиглалтын улмаас үүссэн α-кето хүчил нь исэлддэг. салаалсан төрлийн амин хүчлүүд: валин, лейцин, изолейцин.
Пируватдегидрогеназын цогцолбор нь E3 ферменттэй бөгөөд энэ нь бусад цогцолборуудад бас байдаг. Уургийн бүтэц, кофактор, урвалын механизмын ижил төстэй байдал нь нийтлэг гарал үүслийг харуулж байна. Липоат нь лизин E2-д наалдаж, идэвхтэй төвөөс E1 руу шилжих чадвартай нэгэн төрлийн "гар" үүсдэг. идэвхтэй төвүүд E 2 болонE3, энэ нь ойролцоогоор 5 нм.
Пируватдегидрогеназын цогцолбор дахь эукариотууд нь E3BP-ийн арван хоёр дэд нэгж (E3 – каталитик бус шинж чанартай холбогч уураг) агуулдаг. Энэ уургийн яг байршил тодорхойгүй байна. Энэ уураг нь дэд бүлгийн зарим хэсгийг орлуулдаг гэсэн таамаглал байдаг. E2 үхрийн PDH-д.
Бичил биетэнтэй харилцах
Тухайн цогцолбор нь зарим төрлийн агааргүй бактериудад байдаг. Гэсэн хэдий ч бүтцэд нь PDH агуулагдах бактерийн тоо бага байдаг. Бактери дахь цогцолборын гүйцэтгэдэг функцууд нь дүрмээр бол ерөнхий үйл явц болж буурдаг. Жишээлбэл, Zymonomonas mobilis нянгийн пируватдегидрогеназын цогцолборын үүрэг нь архины исгэх явдал юм. Ийм зорилгоор пируват бактерийг 98% хүртэл хэрэглэнэ. Үлдсэн цөөхөн хувь нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл, никотинамид аденин динуклеотид, ацетил-КоА гэх мэт исэлдэж, Zymomonas mobilis дахь пируватдегидрогеназын цогцолборын бүтэц нь сонирхолтой юм. Энэ бичил биетэн нь дөрвөн ферменттэй: E1альфа, E1бета, E2 болон E 3. Энэ нянгийн PDH нь E1бета доторх липоил домайн агуулдаг бөгөөд энэ нь түүнийг өвөрмөц болгодог. Цогцолборын цөм нь E2 бөгөөд цогцолборын зохион байгуулалт нь өөрөө таван өнцөгт хоёр талт хэлбэртэй. Zymomonas mobilis нь трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн бүхэл цуврал ферментүүдийг агуулдаггүй тул түүний PDH нь зөвхөн анаболик үйл ажиллагаанд оролцдог.
Эр хүний PDH
Хүн бусад амьд организмын нэгэн адилPDH кодлодог генүүдтэй. E1alpha – PDHA 1 ген нь X хромосом дээр байршдаг. PDH-ийн дутагдал. Өвчний шинж тэмдгүүд нь бага зэргийн сүүн хүчлийн ацидозын асуудлаас эхлээд бие махбодийн хөгжлийн гажиг хүртэл маш өөр байж болно. Х хромосом нь ижил төстэй аллель агуулсан эрчүүд маш залуу насандаа үхэх болно. Эмэгтэй хүмүүс ч гэсэн энэ өвчинд нэрвэгддэг боловч бага хэмжээгээр, асуудал нь өөрөө аливаа X хромосом идэвхгүй болох явдал юм.
Мутацийн асуудал
E1бета - PDHB - гурав дахь хромосом дээр байрладаг. Энэ генийн хувьд мутант төрлийн хоёр л аллелийг мэддэг бөгөөд энэ нь гомозигот байрлалтай тул жилийн турш үхлийн үр дагаварт хүргэдэг бөгөөд энэ нь гажигтай холбоотой байдаг.
Организм бүрэн хөгжихөөс өмнө үхэлд хүргэдэг бусад ижил төстэй аллелууд байдаг байх. E2 - DLAT - арваннэгдүгээр хромосом дээр төвлөрсөн. Хүн төрөлхтөн энэ генийн хоёр аллелийн талаар мэддэг бөгөөд энэ нь ирээдүйд асуудал үүсгэх болно, гэхдээ зөв хооллолт нь үүнийг нөхөж чадна. Энэ генийн бусад мутацийн улмаас ураг эхийн хэвлийд үхэх магадлал өндөр байдаг. E3 - dld - долоо дахь хромосом дээр байрладаг бөгөөд олон тооны аллелуудыг агуулдаг. ХангалттайТэдний ихээхэн хувь нь удамшлын шинж чанартай өвчин үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь амин хүчлийн солилцооны зөрчилтэй холбоотой байх болно.
Дүгнэлт
Пируватдегидрогеназын цогцолбор нь амьд организмд ямар чухал болохыг бид авч үзсэн. Үүнд тохиолддог урвалууд нь голчлон пируватыг исэлдүүлэх замаар декарбоксилжуулахад чиглэгддэг бөгөөд PDH нь өөрөө маш нарийн мэргэшсэн боловч янз бүрийн нөхцөлд, тодорхой шалтгааны улмаас өөр өөр шинж чанартай функцийг гүйцэтгэдэг, жишээлбэл, исгэх ажилд оролцдог. Мөн пируват исэлдэлтэнд оролцдог уургийн төрлийн цогцолборууд нь зөвхөн таван кофакторын дэргэд үйл ажиллагаагаа явуулдаг таван ферментээс бүрддэг болохыг олж мэдсэн. Декарбоксилжилтын нарийн төвөгтэй механизмын алгоритмд гарсан аливаа өөрчлөлт нь ноцтой эмгэгийг үүсгэж, бүр үхэлд хүргэдэг.
