Decarbossilazione ossidativa del piruvato
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La decarbossilazione ossidativa del piruvato è un processo metabolico che converte il piruvato prodotto dalla glicolisi in acetil-CoA, substrato del ciclo di Krebs. Per questo motivo, tale processo è a tutti gli effetti la via di collegamento tra queste due vie metaboliche e, di conseguenza, una parte fondamentale del catabolismo dei carboidrati.
La reazione ha luogo a livello del mitocondrio, all'interno del quale il piruvato viene trasportato attraverso consumo di ATP. È catalizzata dal complesso enzimatico piruvato deidrogenasi.
Indice |
[modifica] Tappe della decarbossilazione ossidativa del piruvato
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Per approfondire, vedi la voce piruvato deidrogenasi (complesso enzimatico). |
| Substrato | Coenzimi | Enzima | Tipo di reazione | Inibitori | Attivatori | Prodotto |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Piruvato | TPP, Lipoamide, FAD, NAD+, CoA | Piruvato deidrogenasi | Ossidoriduzione | ATP, Acetil-CoA, NADH | AMP | Acetil-CoA |
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La trasformazione del piruvato in acetil-CoA consiste essenzialmente in una reazione irreversibile di ossidazione che genera anche una perdita netta di un gruppo carbossile. Il complesso enzimatico che catalizza tale ossidoriduzione è composto nell'uomo da 60 subunità di tre diverse unità funzionali: la piruvato deidrogenasi propriamente detta (E1, presente in 24 copie), la diidrolipoil transacetilasi (E2, presente in 24 copie) e la diidrolipoil deidrogenasi (E3, presente in 12 copie) che intervengono in maniera concatenata e sequenziale nella reazione. La reazione completa è la seguente:
La reazione viene inibita quando uno dei seguenti rapporti viene innalzato: ATP/ADP, NADH/NAD+ e acetil-CoA/CoASH. |
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[modifica] Piruvato deidrogenasi
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Per approfondire, vedi la voce piruvato deidrogenasi. |
Inizialmente, il carbonio carbonilico in posizione 2 (sottointeso nell'immagine sopra) si lega per opera di E1 ad un carbonio carico negativamente dell'anello tiazolico appartenente alla tiammina pirofosfata (TPP), la quale è un cofattore dello stesso E1 ed è derivata dalla vitamina B1. Inoltre, un protone (idrogeno carico positivamente) attacca l'ossigeno di questo stesso carbonio, trasformando il gruppo carbonilico in un gruppo alcolico. Dalla molecola appena formata si distacca quindi il carbonio carbossilico (in verde nell'immagine sopra) sotto forma di CO2, lasciando al carbonio in posizione 2 una carica negativa. In questo modo il piruvato si ritrova decarbossilato e legato alla TPP, con il nome di idrossiacetil-TPP.
[modifica] Diidrolipoil transacetilasi
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Per approfondire, vedi la voce diidrolipoil transacetilasi. |
La seconda unità funzionale del complesso piruvato deidrogenasi è la diidrolipoil transacetilasi, la quale è legata covalentemente ad un cofattore, la lipoammide. Questa è dotata di due gruppi -SH (o gruppi tiolici), i quali possono essere legati tra di loro quando privi dell'idrogeno e quindi in uno stato ossidato, oppure separati, cioè in uno stato ridotto. In questa fase della decarbossilazione ossidativa del piruvato un idrogeno carico positivamente attacca la lipoamide nel suo stato ossidato permettendo la rottura del legame tra i due atomi di zolfo: uno dei due atomi rimane perciò carico positivamente e quindi capace di legarsi al carbonio carico negativamente dell'idrossiacetil-TPP. L'intervento di un amminoacido basico media successivamente il distacco del gruppo acetile dalla TPP, che rimane così legato alla sola lipoammide, con il nome di acetildiidropoliammide. Successivamente lo stesso enzima E2 media il trasferimento del coenzima A sull'acetile, scambiando questo con la lipoammide. Questo scambio è permesso dalla presenza di un gruppo -SH anche al termine della molecola di coenzima A. La lipoamide si ritrova dopo quest'ultima reazione in uno stato ridotto.
[modifica] Diidrolipoil deidrogenasi
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Per approfondire, vedi la voce diidrolipoil deidrogenasi. |
La diidrolipoil deidrogenasi non partecipa direttamente alla formazione di acetil-CoA, ma ha la funzione di ritrasformare la lipoammide ridotta in lipoammide ossidata e lo fa accoppiando l'ossidazione della stessa con la riduzione di un'altra coppia di gruppi -SH, legati però ad una molecola di FAD. I due idrogeni legati agli atomi di zolfo della lipoamide passano quindi sugli atomi di zolfo legati al FAD e, subito dopo, passano al FAD stesso, che diventa FADH2. Il processo di riconversione dello stesso FADH2 si conclude quindi con la sua ossidazione accoppiata alla riduzione di una molecola di NAD+.
[modifica] Altre trasformazioni del piruvato
Il piruvato, anziché essere trasformato in gruppo acetile e legato al CoA, può essere convertito in lattato dall'enzima lattico deidrogenasi in assenza di ossigeno e può anche essere convertito in etanolo da lieviti del genere Saccharomyces sempre in assenza di ossigeno.
[modifica] Regolazione
- Diidrolipoil transacetilasi: attivata da CoA-SH; inibito da acetil-CoA.
- Diidrolipoil deidrogenasi: attivata da NAD+ e AMP; inibita da NADH e ATP.
[modifica] Bibliografia
- David L. Nelson; Michael M. Cox, I Principi di Biochimica di Lehninger, 3a ed. Bologna, Zanichelli, febbraio 2002. ISBN 8808090353
