Piruvato deidrogenasi

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Piruvato deidrogenasi
Modello tridimensionale dell'enzima
La piruvato deidrogenasi di Geobacillus stearothermophilus
Numero EC 1.2.4.1
Classe Ossidoreduttasi
Nome sistematico
piruvato:[ acetiltransferasi del residuo di diidrolipoillisina]-lipoillisin 2-ossidoreduttasi (decarbossilante, accettor-acetilante)
Altri nomi
MtPDC; piruvato decarbossilasi; piruvato deidrogenasi; complesso della piruvato deidrogenasi; deidrogenasi dell'acido piruvico
Banche dati BRENDA, EXPASY, GTD, KEGG, PDB
Fonte: IUBMB
piruvato deidrogenasi
Gene
HUGO PDHA1
Entrez 5160
Locus Chr. X p22.1
Proteina
OMIM 300502
UniProt P08559
PDB 1W85
Enzima
EC number 1.2.4.1

La piruvato deidrogenasi è un enzima mitocondriale, appartenente alla classe delle ossidoreduttasi, del complesso enzimatico della piruvato deidrogenasi (o Pyruvate Dehydrogenase Complex, abbreviato come PDC). Catalizza la seguente reazione:

piruvato + lipoillisina ⇄ S-acetildiidrolipoillisina + CO2

La reazione catalizzata dal complesso consiste nella decarbossilazione ossidativa del piruvato ad acetil-CoA. Per questo motivo, il PDC costituisce un fondamentale punto di snodo nel metabolismo glucidico, dal momento che collega la glicolisi al ciclo di Krebs. Il complesso si compone di 3 enzimi (piruvico decarbossilasi, diidrolipoil-transacetilasi e diidrolipoil-deidrogenasi) e di 5 coenzimi (in ordine cronologico: tiamina pirofosfato (TPP), acido lipoico, acetil-coenzima A, FAD e NAD+)

Più nel dettaglio, la piruvato decarbossilasi (spesso nominata con la sigla E1) catalizza la reazione principale del processo. La tiamina pirofosfato (TPP), cofattore dell'enzima, è infatti in grado di reagire inizialmente con il piruvato, generandone la decarbossilazione ossidativa. Il gruppo acetile (CH3C(O)-) diventa un idrossietile legato covalentemente a TPP. Nel passaggio successivo, l'idrossietil-TPP appena formato, diviene il substrato del secondo enzima del complesso multienzimatico, la idrossilipoil-transacetilasi la cui attività dipende da una molecola di acido lipoico nella sua forma ossidata caratterizzata dalla presenza di un ponte disolfuro (S-S): il trasferimento di due elettroni sull'acido lipoico determina la riduzione del ponte disolfuro a gruppi tiolici (SH). La idrossilipoil-transacetilasi catalizza il trasferimento del gruppo acetile su uno dei gruppi tiolici mediante la formazione di un legame tioestere e formazione di acetil diidrolipammide. Il coenzima TPP viene quindi liberato e reso disponibile per la catalisi di una nuova reazione. Il gruppo acetilico viene successivamente trasferito ad una molecola di coenzima A (CoA) caratterizzata anch'essa dalla presenza di un gruppo tiolico, formando acetil-CoA, mentre l'acido lipoico viene rilasciato nella sua forma ridotta. Notare che nella formazione dell'acetil-CoA a partire dall'acetil-diidrolipammide, viene rotto un legame tioestere per formarne uno stesso, in una reazione che, per questo motivo, non risulta essere molto difficile da parte della cellula. Nel momento in cui interviene il terzo enzima della piruvico deidrogenasi, la diidrolipoil-deidrogenasi, è già presente il prodotto ultimo della reazione (l'acetil-CoA), ma l'azione di questo enzima è finalizzata a riportare l'acido lipoico nella sua forma ossidata affinché possa essere disponibile alle successive medesime reazioni. La riossidazione dell'acido lipoico è resa possibile attraverso la riduzione del coenzima flavinico della diidrolipoil-transacetilasi (FAD a FADH2). Per lo stesso motivo, il FADH2 deve ritornare nella sua forma ossidata (FAD) tramite la cessione dei suoi equivalenti riducenti ad una molecola di nicotinammide-adenin-dinucleotide ossidato (NAD+) che viene quindi ridotto a NADH che può cedere i suoi equivalenti riducenti a livello della catena di trasporto degli elettroni mitocondriale.

Il trasferimento elettronico dal FADH2 al NAD+ è in contrasto con i potenziali redox dei due coenzimi, tuttavia, il complesso multienzimatico della piruvico deidrogenasi è disposto in modo tale da creare un ambiente in cui il FAD viene ad avere un potenziale ossidoriduttivo minore di quello del NAD.

L'attività della piruvato deidrogenasi è stimolata dal piruvato, Ca2+, insulina (quest'ultima avviene solo nel tessuto adiposo dove l'acetil-CoA è utilizzato per la biosintesi dei lipidi) e competitivamente inibita da ATP, NADH ed acetil-CoA.

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • Ochoa, S. Enzymic mechanisms in the citric acid cycle. Adv. Enzymol. Relat. Subj. Biochem. 15 (1954) 183–270. Entrez PubMed 13158180
  • Scriba, P. and Holzer, H. Gewinnung von alphaHydroxyäthyl-2-thiaminpyrophosphat mit Pyruvatoxydase aus Schweineherzmuskel. Biochem. Z. 334 (1961) 473–486.
  • Perham, R.N. Swinging arms and swinging domains in multifunctional enzymes: catalytic machines for multistep reactions. Annu. Rev. Biochem. 69 (2000) 961–1004.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]