ინფორმაცია

PDH, TCA ციკლი - ბიოლოგია


PDH, TCA ციკლი

მიტოქონდრიული TCA ციკლის მეტაბოლიტები აკონტროლებენ ფიზიოლოგიასა და დაავადებებს

მიტოქონდრია არის სასიგნალო ორგანოიდები, რომლებიც არეგულირებენ უჯრედულ ფუნქციათა მრავალფეროვნებას და შეუძლიათ უკარნახონ უჯრედის ბედი. მრავალი მექანიზმი ხელს უწყობს მიტოქონდრიული ფიტნესის გადაცემას უჯრედის დანარჩენ ნაწილთან. ბოლოდროინდელი მტკიცებულება ადასტურებს ახალ როლს TCA ციკლის შუამავლებისთვის, რომლებიც ზოგადად მნიშვნელოვანია ბიოსინთეზური მიზნებისათვის, როგორც სასიგნალო მოლეკულები ქრომატინის მოდიფიკაციების მაკონტროლებელი ფუნქციებით, დნმ -ის მეთილირება, ჰიპოქსიური პასუხი და იმუნიტეტი. ეს მიმოხილვა აჯამებს იმ მექანიზმებს, რომლითაც სხვადასხვა TCA ციკლის მეტაბოლიტების სიმრავლე აკონტროლებს უჯრედულ ფუნქციას და ბედს სხვადასხვა კონტექსტში. ჩვენ ყურადღებას გავამახვილებთ იმაზე, თუ როგორ შეიძლება გავლენა მოახდინოს ამ მეტაბოლიტების შუამავლობით სიგნალმა ფიზიოლოგიასა და დაავადებაზე.


იცავს TCA ციკლს

ეპითელური უჯრედების განცალკევებამ უჯრედული მატრიციდან (ECM) შეიძლება გამოიწვიოს უჯრედული მეტაბოლიზმის ღრმა ცვლილებები, მათ შორის გლუკოზის შეწოვის შემცირება და ATP წარმოება. თუმცა, მექანიზმი, რომლითაც ECM განლაგება გავლენას ახდენს მეტაბოლიზმზე, ნაკლებად არის განსაზღვრული. ბრიუგე და კოლეგები ახლა გვაძლევენ ახალ შეხედულებას იმის შესახებ, თუ როგორ ამცირებს ECM დანაყოფი ATP წარმოებას და გვთავაზობენ მექანიზმს, რომლითაც კიბოს უჯრედები აიცილებენ ამ მეტაბოლურ ცვლილებებს (გენები დევ. 25, 1716–1733 2011).

აცეტილ-CoA მოიხმარს ტრიკარბოქსილის მჟავას (TCA) ციკლს ATP და სხვა ბიოსინთეზური ნაერთების წარმოსაქმნელად. პირუვატ დეჰიდროგენაზას კინაზები (PDK) აფერხებენ პირუვატის აცეტილ-CoA- ად გადაყვანას პასუხისმგებელი კატალიზატორის-პირუვატ დეჰიდროგენაზას (PDH) ფოსფორილირებით და ინაქტივირებით. ავტორებმა დაადგინეს, რომ TCA ციკლის და ატფ -ის წარმოქმნა შეფერხებულია ძუძუს ეპითელური ნორმალური უჯრედების განცალკევებით, მაგრამ არა იმათში, ვინც ზრდის ფაქტორის რეცეპტორებს ErbB2. PDH– ის შემცირებული ნაკადი მიეკუთვნება PDK4– ის განცალკევებით გამოწვეულ ნორმალურ უჯრედებში. თუმცა, ErbB4– ის ზედმეტმა გამოხატვამ დაბლოკა PDK4– ის რეგულირება და აღადგინა PDH ნაკადი Mek – Erk აქტივაციის საშუალებით. მართლაც, მეკის ინჰიბირებამ შეამცირა PDH ნაკადი თუნდაც მიმაგრებულ უჯრედებში.

ავტორებმა აჩვენეს, რომ PDK4– ის გადაჭარბებულმა გამოხატულებამ დაბლოკა PDH ნაკადი თანდართულ უჯრედებში ErbB2 გამოხატვისგან დამოუკიდებლად და შეაფერხა უჯრედების პროლიფერაცია. ეს მონაცემები აჩვენებს, რომ TCA ნაკადი უკიდურესად მგრძნობიარეა ECM მიმაგრების მიმართ და ვარაუდობენ, რომ ჰიპერაქტიური მეკ – ერკის სიგნალიზაციამ შეიძლება დაიცვას კიბოს უჯრედები უჯრედული მეტაბოლიზმისა და პროლიფერაციის განცალკევებით გამოწვეული ცვლილებებისგან.


PDH, TCA ციკლი - ბიოლოგია

ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი ([TCA ციკლი] ასევე უწოდებენ ლიმონმჟავას ციკლს ან კრებსის ციკლს) რამდენიმე როლს ასრულებს მეტაბოლიზმში. ეს არის საბოლოო გზა, სადაც ნახშირწყლების, ამინომჟავების და ცხიმოვანი მჟავების ჟანგვითი კატაბოლიზმი იკრიბება, მათი ნახშირბადის ჩონჩხები გარდაიქმნება CO2 (სურათი 9.1). ეს დაჟანგვა უზრუნველყოფს ენერგიას ადენოზინ ტრიფოსფატის (ATP) უმეტესობის წარმოებისთვის ცხოველების უმეტესობაში, მათ შორის ადამიანებში. TCA ციკლი ხდება მთლიანად მიტოქონდრიაში და, შესაბამისად, ელექტრონულ ტრანსპორტის რეაქციებთან ახლოს (იხ. გვ. 73), რომლებიც ჟანგავს შემცირებულ კოენზიმებს (NADH და FADH2) წარმოებულია ციკლის მიერ. TCA ციკლი არის აერობული გზა, რადგან ო2 საჭიროა როგორც ელექტრონის საბოლოო მიმღები. რეაქციები, როგორიცაა ზოგიერთი ამინომჟავის კატაბოლიზმი, წარმოქმნის ციკლის შუალედებს და ეწოდება ანაპლეროზული („შევსება“) რეაქციები. TCA ციკლი ასევე აწვდის შუალედებს რიგი მნიშვნელოვანი სინთეზური რეაქციებისათვის. მაგალითად, ციკლი ფუნქციონირებს გლუკოზის წარმოქმნაში ზოგიერთი ამინომჟავის ნახშირბადის ჩონჩხიდან და ის წარმოადგენს სამშენებლო ბლოკს ზოგიერთი ამინომჟავის (იხ. გვ. 267) და ჰემის (იხ. გვ. 278) სინთეზისათვის. ამრიგად, ეს ციკლი არ უნდა ჩაითვალოს დახურულ წრედ, არამედ, როგორც მოძრაობის წრე, ნაერთებით, რომლებიც შედიან და გამოდიან საჭიროებისამებრ.

სურათი 9.1 ტრიკარბოქსილის მჟავის ციკლი ნაჩვენებია როგორც ენერგიის მეტაბოლიზმის აუცილებელი გზების ნაწილი. (იხ სურათი 8.2, გვ. 92 მეტაბოლური რუქის უფრო დეტალური ხილვისათვის.) CoA = კოენზიმი A.

II ციკლის რეაქციები

TCA ციკლში ოქსალოაცეტატი ჯერ კონდენსირდება აცეტილ ჯგუფთან ერთად აცეტილ კოენზიმის A (CoA) და შემდეგ ხდება მისი რეგენერაცია ციკლის დასრულებისთანავე (სურათი 9.1). ამრიგად, ერთი აცეტილ CoA- ს შეყვანა TCA ციკლის ერთ რაუნდში არ იწვევს შუალედური პროდუქტების წმინდა წარმოებას ან მოხმარებას. [შენიშვნა: ორი ნახშირბადი, რომელიც შემოდის ციკლში, როგორც აცეტილ CoA დაბალანსებულია ორი CO- ით2 გასვლა.]

ა. პირუვატის ჟანგვითი დეკარბოქსილირება

აცეტილ CoA– ს ძირითადი წყარო, TCA ციკლის ორი ნახშირბადის სუბსტრატი, არის პირუვატის ჟანგვითი დეკარბოქსილირება. პირუვატი, აერობული გლიკოლიზის საბოლოო პროდუქტი, უნდა გადაიტანოს ციტოზოლიდან მიტოქონდრიონში. ამას ახორციელებს კონკრეტული გადამყვანი, რომელიც ხელს უწყობს პირუვატის მოძრაობას შიდა მიტოქონდრიულ გარსზე. მიტოქონდრიულ მატრიცაში მოხვედრის შემდეგ პირუვატი გარდაიქმნება აცეტილ CoA- ში პირუვატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსი (PDH კომპლექსი), რომელიც არის მულტიენზიმური კომპლექსი. [შენიშვნა: მკაცრად რომ ვთქვათ, PDH კომპლექსი არ არის TCA ციკლის ნაწილი, მაგრამ ის ამარაგებს ციკლის სუბსტრატს.]

1. კომპონენტის ფერმენტები: ის PDH კომპლექსი არის სამი ფერმენტის მრავალჯერადი ასლის ცილოვანი აგრეგატი, პირუვატი კარბოქსილაზა (E1, ზოგჯერ უწოდებენ პირუვატ დეჰიდროგენაზა), დიჰიდროლიპოილის ტრანსაცეტალაზა (E2) და დიჰიდროლიპოილ დეჰიდროგენაზა (E3). თითოეული კატალიზებს საერთო რეაქციის ნაწილს (სურათი 9.2). მათი ფიზიკური კავშირი აკავშირებს რეაქციებს სათანადო თანმიმდევრობით შუალედური საშუალებების გათავისუფლების გარეშე. პირუვატის აცეტილ CoA- ში გარდაქმნის ფერმენტების გარდა, კომპლექსი ასევე შეიცავს ორ მჭიდროდ დაკავშირებულ მარეგულირებელ ფერმენტს, პირუვატ დეჰიდროგენაზა კინაზა (PDH კინაზა) და პირუვატ დეჰიდროგენაზას ფოსფატაზა (PDH ფოსფატაზა).

2. კოენზიმები: ის PDH კომპლექსი შეიცავს ხუთ კოენზიმს, რომლებიც მოქმედებენ როგორც მატარებლები ან ოქსიდანტები შუალედურ რეაქციებში ნაჩვენები სურათი 9.2. E1 მოითხოვს თიამინის პიროფოსფატს (TPP), E2 მოითხოვს ლიპოის მჟავას და CoA- ს და E3 მოითხოვს ფლავინ ადენინ დინუკლეოტიდს (FAD) და ნიკოტინამიდის ადენინ დინუკლეოტიდს (NAD +). [შენიშვნა: TPP, ლიპოის მჟავა და FAD მჭიდროდ არის დაკავშირებული ფერმენტებთან და ფუნქციონირებს როგორც კოენზიმ – პროთეზირების ჯგუფები (იხ. გვ. 54).]

თიამინის ან ნიაცინის ნაკლებობამ შეიძლება გამოიწვიოს ცენტრალური ნერვული სისტემის სერიოზული პრობლემები. ეს იმიტომ ხდება, რომ ტვინის უჯრედებს არ შეუძლიათ აწარმოონ საკმარისი ATP (TCA ციკლის საშუალებით), თუ PDH კომპლექსი არის უმოქმედო ვერნიკე-კორსაკოფი, ენცეფალოპათია-ფსიქოზის სინდრომი თიამინის დეფიციტის გამო, შეიძლება გამოვლინდეს ალკოჰოლის ბოროტად გამოყენებისას.

სურათი 9.2 მოქმედების მექანიზმი პირუვატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსირა [შენიშვნა: კომპლექსის ყველა კოენზიმი, ლიპოის მჟავის გარდა, ვიტამინებისგან არის მიღებული. TPP არის თიამინიდან, FAD რიბოფლავინიდან, NAD ნიაცინიდან და CoA პანტოტენური მჟავისგან.] TPP = თიამინის პიროფოსფატი L = ლიპოის მჟავა CoA = კოენზიმი A FAD (H2) = ფლავინ ადენინ დინუკლეოტიდი NAD (H) = ნიკოტინამიდი ადენინ დინუკლეოტიდი.

3. პირუვატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსის რეგულირება: კომპლექსში შემავალი ორი მარეგულირებელი ფერმენტის კოვალენტური მოდიფიკაცია მონაცვლეობით ააქტიურებს და ინაქტივირებს E1რა ციკლური AMP - დამოუკიდებელი PDH კინაზაფოსფორილირდება და, შესაბამისად, ინაქტივირდება E1, ხოლო PDH ფოსფატაზა დეფოსფორილირდება და ააქტიურებს E1 (სურათი 9.3). ის კინაზა თავად ალოსტერიკურად გააქტიურებულია ATP, აცეტილ CoA და NADH. ამიტომ, ამ მაღალი ენერგიის სიგნალების თანდასწრებით, PDH კომპლექსი გამორთულია. [შენიშვნა: ეს არის ფაქტობრივად ATP/ADP, NADH/NAD + ან აცეტილ CoA/CoA კოეფიციენტების ზრდა, რაც გავლენას ახდენს ფერმენტულ აქტივობაზე.] პირუვატი არის ძლიერი ინჰიბიტორი PDH კინაზარა ამრიგად, თუ პირუვატის კონცენტრაცია მომატებულია, E1 იქნება მაქსიმალურად აქტიური. კალციუმი (Ca 2+) არის ძლიერი აქტივატორი PDH ფოსფატაზა, მასტიმულირებელი E1 საქმიანობა. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ჩონჩხის კუნთებში, სადაც შეკუმშვის დროს Ca 2+ გათავისუფლება ასტიმულირებს PDH კომპლექსი და, შესაბამისად, ენერგიის წარმოება. [შენიშვნა: მიუხედავად იმისა, რომ კოვალენტური რეგულირება კინაზა და ფოსფატაზა არის პირველადი, კომპლექსი ასევე ექვემდებარება პროდუქტს (NADH და აცეტილ CoA) ინჰიბირებას.]

სურათი 9.3 რეგულირება პირუვატ დეჰიდროგენაზას (PDH) კომპლექსი. [ აღნიშნავს პროდუქტის დათრგუნვას.]

4. პირუვატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსის დეფიციტი: დიმერის & ალფა ქვედანაყოფის აქტივობის დეფიციტი E1 კომპონენტი PDH კომპლექსი, თუმცა იშვიათია, არის თანდაყოლილი ლაქტური აციდოზის ყველაზე გავრცელებული ბიოქიმიური მიზეზი. ეს ფერმენტის დეფიციტი იწვევს პირუვატის აცეტილ CoA- ად გარდაქმნის შეუძლებლობას, რაც იწვევს პირუვატის ლაქტატში გადაყვანას ლაქტატდეჰიდროგენაზა (იხ. გვ. 103). ეს ქმნის განსაკუთრებულ პრობლემებს ტვინში, რომელიც ეყრდნობა TCA ციკლს თავისი ენერგიის უმეტესი ნაწილისთვის და განსაკუთრებით მგრძნობიარეა აციდოზის მიმართ. სიმპტომები ცვალებადია და მოიცავს კუნთების ნეიროდეგენერაციის სპასტიკურობას და ახალშობილთა დაწყების ფორმით ადრეულ სიკვდილს. & ალფა ქვედანაყოფის გენი X არის დაკავშირებული და, რადგან ორივე მამაკაცი და ქალი შეიძლება დაზარალდნენ, დეფიციტი კლასიფიცირდება როგორც X- დაკავშირებული დომინანტი. მიუხედავად იმისა, რომ არ არსებობს დადასტურებული მკურნალობა PDH კომპლექსი დეფიციტი, ნახშირწყლების დიეტური შეზღუდვა და თიამინით დამატება შეიძლება შეამციროს სიმპტომები შერჩეულ პაციენტებში.

ლეის სინდრომი (ქვემწვავე ნეკროზული ენცეფალომიელოპათია) იშვიათი, პროგრესული, ნეიროდეგენერაციული აშლილობაა, რომელიც გამოწვეულია მიტოქონდრიული ATP წარმოების დეფექტებით, უპირველეს ყოვლისა გენების მუტაციების შედეგად. PDH კომპლექსი, ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვი, ან ATP სინტაზარა ბირთვული და მიტოქონდრიული დნმ შეიძლება დაზარალდეს.

5. დარიშხანის მოწამვლის მექანიზმი: როგორც ადრე იყო აღწერილი (იხ. გვ. 101), ხუთვალენტიანმა დარიშხანმა (დარიშხანმა) შეიძლება ხელი შეუშალოს გლიკოლიზს გლიცერალდეჰიდი 3-ფოსფატი ნაბიჯი, რითაც მცირდება ATP წარმოება. "დარიშხანის მოწამვლა" განპირობებულია უპირველეს ყოვლისა ფერმენტების ინჰიბირებით, რომლებიც საჭიროებენ ლიპოის მჟავას, როგორც კოენზიმს, მათ შორის E2 საქართველოს PDH კომპლექსი, და ალფა-კეტოგლუტარატი დეჰიდროგენაზა (იხ. ქვემოთ) და განშტოებული ჯაჭვი და ალფა-კეტო მჟავა დეჰიდროგენაზა (იხ. გვ. 266). არსენიტი (დარიშხანის სამვალენტიანი ფორმა) ქმნის სტაბილურ კომპლექსს ლიპოის მჟავის თიოლურ (–SH) ჯგუფებთან, რის გამოც ეს ნაერთი მიუწვდომელია კოენზიმის ფუნქციის შესასრულებლად. როდესაც ის უკავშირდება ლიპოის მჟავას PDH კომპლექსი, პირუვატი (და, შესაბამისად, ლაქტატი) გროვდება. ისევე როგორც PDH კომპლექსი დეფიციტი, ეს განსაკუთრებით მოქმედებს ტვინზე, იწვევს ნევროლოგიურ დარღვევებს და სიკვდილს.

სურათი 9.4 & ალფა-კეტოგლუტარატის წარმოქმნა აცეტილ კოენზიმ A (CoA) და ოქსალოაცეტატიდან. NAD (H) = ნიკოტინამიდი ადენინ დინუკლეოტიდი

ბ. ციტრატის სინთეზი აცეტილ კოენზიმ A- სა და ოქსალოაცეტატიდან

აცეტილ CoA და ოქსალოაცეტატის (OAA) კონდენსაცია ციტრატის (ტრიკარბოქსილის მჟავა) წარმოქმნის კატალიზაციით ციტრატი სინტაზა (სურათი 9.4). ალდოლის ამ კონდენსაციას აქვს წონასწორობა ციტრატის სინთეზის მიმართულებით. ადამიანებში, ციტრატი სინტაზა არ არის ალოსტერული ფერმენტი. მას აფერხებს მისი პროდუქტი, ციტრატი. სუბსტრატის ხელმისაწვდომობა არის რეგულირების კიდევ ერთი საშუალება ციტრატი სინტაზარა OAA– ს შეკავშირება იწვევს ფერმენტის კონფორმულ ცვლილებას, რომელიც წარმოქმნის აცეტილ CoA– ს შეკავშირების ადგილს. [შენიშვნა: ციტრატი, გარდა იმისა, რომ შუალედურია TCA ციკლში, წარმოადგენს აცეტილ CoA- ს წყაროს ცხიმოვანი მჟავების ციტოზოლის სინთეზისათვის (იხ. გვ. 183). ციტრატი ასევე აფერხებს ფოსფოფრუქტოკინაზა -1 (PFK-1), სიჩქარის შემზღუდველი ფერმენტი გლიკოლიზი (იხ. გვ. 99) და ააქტიურებს აცეტილ CoA კარბოქსილაზა (ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის სიჩქარის შემზღუდველი ფერმენტი იხ. გვ. 183).]

გ. ციტრატის იზომერიზაცია

ციტრატი იზომერირებულია იზოციტრატივით აკონიტაზა (აკონიტატ ჰიდრატაზა), Fe-S ცილა (იხ სურათი 9.4). [Შენიშვნა: აკონიტაზა აფერხებს ფლუოროცეტატი, მცენარეული ტოქსინი, რომელიც გამოიყენება როგორც პესტიციდი. ფლუოროცეტატი გარდაიქმნება ფლუოროცეტილ CoA- ში, რომელიც კონდენსირდება OAA- ით ფლუოროციტრატის წარმოქმნით (ძლიერი ინჰიბიტორი აკონიტაზა), რის შედეგადაც ხდება ციტრატის დაგროვება.]

დ. იზოციტრატის ჟანგვითი დეკარბოქსილირება

იზოციტრატი დეჰიდროგენაზა ახდენს კატალიზაციას იზოციტრატის შეუქცევადი ჟანგვითი დეკარბოქსილირებით, რაც იძლევა ციკლის მიერ წარმოქმნილი სამი NADH მოლეკულადან პირველს და CO– ს პირველ გამოყოფას2 (იხ სურათი 9.4). ეს არის TCA ციკლის განაკვეთის შემზღუდველი ნაბიჯი. ფერმენტი ალოსტერიკურად გააქტიურებულია ADP (დაბალი ენერგიის სიგნალი) და Ca 2+ და თრგუნავს ATP და NADH, რომელთა დონე ამაღლებულია, როდესაც უჯრედს აქვს უხვი ენერგიის მარაგი.

E. ალფა-კეტოგლუტარატის ჟანგვითი დეკარბოქსილირება

& ალფა-კეტოგლუტარატის გარდაქმნა სუქცინილ CoA- ში კატალიზირებულია და ალფა-კეტოგლუტარატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსი, სამი ფერმენტის მრავალჯერადი ასლის ცილოვანი აგრეგატი (სურათი 9.5). ამ ჟანგვითი დეკარბოქსილირების მექანიზმი ძალიან ჰგავს იმას, რაც გამოიყენება პირუვატის აცეტილ CoA- ს გარდაქმნისათვის PDH კომპლექსირა რეაქცია ათავისუფლებს მეორე CO- ს2 და აწარმოებს ციკლის მეორე NADH. საჭირო კოენზიმებია TPP, ლიპოის მჟავა, FAD, NAD + და CoA. თითოეული მათგანი ფუნქციონირებს როგორც კატალიზური მექანიზმის ნაწილი ანალოგიურად იმისა, რაც აღწერილია PDH კომპლექსი (იხ. გვ. 110). რეაქციის წონასწორობა შორს არის succinyl CoA– ს მიმართულებით, მაღალენერგეტიკული თიოესტერი მსგავსი აცეტილ CoA– ს. და ალფა-კეტოგლუტარატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსი ინჰიბირებულია მისი პროდუქტებით, NADH და succinyl CoA და გააქტიურებულია Ca 2+. თუმცა, ის არ რეგულირდება ფოსფორილირების/დეფოსფორილირების რეაქციებით, როგორც ეს აღწერილია PDH კომპლექსირა [შენიშვნა: & ალფა-კეტოგლუტარატი ასევე წარმოიქმნება ჟანგვითი დეამინაციით (იხ. გვ. 252) და ამინომჟავის გლუტამატის ტრანსამინირებით (იხ. გვ. 250).]

სურათი 9.5 ალფა-კეტოგლუტარატიდან მალატის წარმოქმნა. NAD (H) = ნიკოტინამიდი ადენინ დინუკლეოტიდი მშპ = გუანოზინ დიფოსფატი P = ფოსფატი CoA = კოენზიმი A FAD (H2) = ფლავინ ადენინ დინუკლეოტიდი.

F. succinyl coenzyme A- ის გახლეჩა

სუკინატი თიოკინაზა (ასევე მოუწოდა succinyl CoA სინთეტაზა, სახელად საპირისპირო რეაქციისთვის) აწყვეტს სუკინილ CoA- ს მაღალენერგეტიკულ თიოსტერულ ბმას (იხ. სურათი 9.5). ეს რეაქცია თან ახლავს გუანოზინ დიფოსფატის (მშპ) ფოსფორილირებას გუანოზინ ტრიფოსფატთან (GTP). GTP და ATP ენერგიულად ურთიერთშემცვლელნი არიან ნუკლეოზიდ დიფოსფატ კინაზა რეაქცია:

GTP + ADP და ემპ მშპ + ATP

თაობა GTP მიერ სუკინატი თიოკინაზა არის სუბსტრატის დონის ფოსფორილირების კიდევ ერთი მაგალითი (იხ. გვ. 102). [შენიშვნა: Succinyl CoA ასევე წარმოებულია პროპიონილ CoA– სგან, რომელიც წარმოიქმნება ცხიმოვანი მჟავების მეტაბოლიზმიდან ნახშირბადის ატომების უცნაური რაოდენობით (იხ. გვ. 193) და რამდენიმე ამინომჟავის მეტაბოლიზმიდან (იხ. გვ. 265–266).]

სურათი 9.6 ოქსალოცეტატის წარმოქმნა (რეგენერაცია) მალატიდან. NAD (H) = ნიკოტინამიდი ადენინ დინუკლეოტიდი.

გ. სუკინატის დაჟანგვა

სუკინატი იჟანგება ფუმარატის მიერ სუკინატ დეჰიდროგენაზა, როგორც FAD (მისი კოენზიმი) მცირდება FADH- მდე2 (იხ სურათი 9.5). სუკინატი დეჰიდროგენაზა არის TCA ციკლის ერთადერთი ფერმენტი, რომელიც ჩანერგილია შიდა მიტოქონდრიულ გარსში. როგორც ასეთი, ის ფუნქციონირებს როგორც ელექტრონის სატრანსპორტო ჯაჭვის II კომპლექსი (იხ. გვ. 75). [შენიშვნა: FAD, ვიდრე NAD +, არის ელექტრონის მიმღები, რადგან სუკინატის შემცირების ძალა არ არის საკმარისი NAD + - ის შესამცირებლად.]

H. ფუმარატის ჰიდრატაცია

ფუმარატი ჰიდრატირებულია მალატისთვის თავისუფლად შექცევადი რეაქციით კატალიზირებული ფუმარაზა (ფუმარატ ჰიდრატაზა ნახე სურათი 9.5). [შენიშვნა: ფუმარატი ასევე წარმოიქმნება შარდოვანის ციკლით (იხ. გვ. 255), პურინის სინთეზში (იხ. გვ. 294) და ამინომჟავების ფენილალანინის და ტიროზინის კატაბოლიზმის დროს (იხ. გვ. 263).]

I. მალატის დაჟანგვა

მალატი იჟანგება ოქსალოაცეტატის მიერ მალატდეჰიდროგენაზა (სურათი 9.6). ეს რეაქცია წარმოქმნის ციკლის მესამე და ბოლო NADH- ს. რეაქციის სტანდარტული თავისუფალი ენერგიის ცვლილება (∆G 0 იხ. გვ. 70) დადებითია, მაგრამ რეაქცია OAA- ს მიმართულებით ამოძრავებს ძლიერ ეგზერგონულ ციტრატი სინტაზა რეაქცია. [შენიშვნა: OAA ასევე წარმოიქმნება ამინომჟავის ასპარტმჟავას ტრანსამინირებით (იხ. გვ. 250).]

III. ციკლის მიერ წარმოებული ენერგეტიკა

ორი ნახშირბადის ატომი შემოდის ციკლში, როგორც აცეტილ CoA და ტოვებს როგორც CO2რა ციკლი არ გულისხმობს OAA– ს ან სხვა შუალედურის წმინდა მოხმარებას ან წარმოებას. ციკლის ერთი ბრუნვისას გადაეცემა ოთხი წყვილი ელექტრონი: სამი წყვილი ელექტრონი ამცირებს სამ NAD + - ს NADH და ერთი წყვილი ამცირებს FAD– ს FADH– მდე2რა ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვით ერთი NADH- ის დაჟანგვა იწვევს დაახლოებით სამი ATP- ის წარმოქმნას, ხოლო FADH- ის დაჟანგვას2იძლევა დაახლოებით ორ ATP- ს (იხ. გვ. 77). ერთი აცეტილ CoA- ს დაჟანგვის შედეგად ATP– ს საერთო სარგებელი ნაჩვენებია სურათი 9.7. სურათი 9.8 აჯამებს TCA ციკლის რეაქციებს.

სურათი 9.7 ATP მოლეკულების რაოდენობა, რომლებიც წარმოიქმნება აცეტილ კოენზიმის A (CoA) ერთი მოლეკულის დაჟანგვის შედეგად, სუბსტრატის დონის და ჟანგვითი ფოსფორილირების გამოყენებით.

IV. ციკლის რეგულირება

გლიკოლიზისგან განსხვავებით, რომელიც რეგულირდება პირველ რიგში PFK-1TCA ციკლი კონტროლდება რამდენიმე ფერმენტის რეგულირებით (იხ სურათი 9.8). ამ რეგულირებადი ფერმენტებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანია ის, ვინც ახდენს კატალიზაციას რეაქციებზე უაღრესად უარყოფითი ∆G 0: ციტრატი სინტაზა, იზოციტრატი დეჰიდროგენაზადა და ალფა-კეტოგლუტარატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსირა ჟანგვითი ფოსფორილირებისათვის საჭირო ეკვივალენტების შემცირება წარმოიქმნება PDH კომპლექსი და TCA ციკლი, და ორივე პროცესი მარეგულირებელია ATP– ის და ADP– ის თანაფარდობის შემცირების საპასუხოდ.

სურათი 9.8 ა. [შენიშვნა: GTP და ATP ერთმანეთთან კონვერტირებულია ნუკლეოზიდ დიფოსფატ კინაზა.] შემცირებული კოენზიმების, ATP და CO წარმოება2 ლიმონმჟავას ციკლში. B. ციკლის ინჰიბიტორები და აქტივატორები.

V. თავი რეზიუმე

პირუვატი არის ჟანგვითი დეკარბოქსილირებული მიერ პირუვატ დეჰიდროგენაზა (PDH) კომპლექსი, წარმოება აცეტილ კოენზიმი A (CoA), რომელიც არის ძირითადი საწვავი ტრიკარბოქსილის მჟავის ციკლისთვის ([TCA ციკლი] სურათი 9.9). ეს მრავალენზიმური კომპლექსი მოითხოვს ხუთ კოენზიმას: თიამინის პიროფოსფატი, ლიპოის მჟავა, ფლავინ ადენინ დინუკლეოტიდი (ᲐᲮᲘᲠᲔᲑᲐ), ნიკოტინამიდი ადენინ დინუკლეოტიდი (NAD + ) და CoA. PDH კომპლექსი რეგულირდება კოვალენტური მოდიფიკაციით E1(პირუვატ დეკარბოქსილაზა) ავტორი PDH კინაზა და PDH ფოსფატაზა: ფოსფორილირება აფერხებს E1. PDH კინაზა ალოსტერიკურად გააქტიურებულია ATP, აცეტილ CoA და NADH და ინჰიბირებულია პირუვატით. ის ფოსფატაზა გააქტიურებულია Ca 2+. PDH კომპლექსი დეფიციტი არის ყველაზე გავრცელებული ბიოქიმიური მიზეზი თანდაყოლილი რძემჟავა აციდოზირა ცენტრალური ნერვული სისტემა განსაკუთრებით დაზარალებულია ამ მხრივ X- დაკავშირებული დომინანტი არეულობა. დარიშხანის მოწამვლა იწვევს ინაქტივაციას PDH კომპლექსი ლიპოის მჟავასთან შეკავშირებით. ციტრატი სინთეზირებულია აქედან ოქსალოცეტატი და აცეტილ CoA მიერ ციტრატი სინტაზარა ეს ფერმენტი ექვემდებარება პროდუქტის ინჰიბირებას ციტრატით. ციტრატი იზომერირებულია იზოციტრატი მიერ აკონიტაზა (აკონიტატ ჰიდრატაზა). იზოციტრატი არის ჟანგვითი დეკარბოქსილირებული მიერ იზოციტრატი დეჰიდროგენაზა რათა და ალფა-კეტოგლუტარატი, წარმოება CO2 და NADHრა ფერმენტი ინჰიბირებულია ATP და NADH– ით, და გააქტიურებულია ADP და Ca 2+. & ალფა-კეტოგლუტარატი არის ჟანგვითი დეკარბოქსილირებული succinyl CoA მიერ და ალფა-კეტოგლუტარატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსი, წარმოება CO2 და NADHრა ფერმენტი ძალიან ჰგავს PDH კომპლექსი და იყენებს იგივე კოენზიმებს. და ალფა-კეტოგლუტარატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსი გააქტიურებულია Ca +2 და ინჰიბირებულია NADH და succinyl CoA, მაგრამ არ არის კოვალენტურად რეგულირებული. სუკინილ CoA გატეხილია სუკინატი თიოკინაზა (ასევე მოუწოდა succinyl CoA სინთეტაზა), წარმოება წვნიანი და GTPრა ეს არის მაგალითი იმისა სუბსტრატის დონის ფოსფორილირება. წვნიანი არის დაჟანგული ფუმარატი მიერ სუკინატ დეჰიდროგენაზა, წარმოება FADH2. ფუმარატი არის ჰიდრატირებული მალატიმიერ ფუმარაზა (ფუმარატ ჰიდრატაზა) და მალატი არის დაჟანგული ოქსალოცეტატი მიერ მალატდეჰიდროგენაზა, წარმოება NADH. სამი NADH, ერთი FADH2და ერთი GTP (რომლის ტერმინალური ფოსფატი შეიძლება გადაეცეს ADP– ს მიერ ნუკლეოზიდ დიფოსფატ კინაზაATP) წარმოებულია TCA ციკლის ერთი რაუნდის მიხედვით. აცეტილ CoA- ს წარმოქმნა პირუვატის დაჟანგვით PDH კომპლექსი ასევე აწარმოებს NADH- ს. NADH და FADH დაჟანგვა2 ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვით იძლევა 14 ATP. დამატებითი ATP (GTP) მოდის სუბსტრატის დონის ფოსფორილირებისგან TCA ციკლში. ამრიგად, სულ 15 ატფ წარმოიქმნება პირუვატის სრული მიტოქონდრიული დაჟანგვის შედეგად CO- მდე2.

სურათი 9.9 ტრიკარბოქსილის მჟავის (TCA) ციკლის ძირითადი კონცეფციის რუკა. CoA = კოენზიმი A NAD (H) = ნიკოტინამიდი ადენინ დინუკლეოტიდი FAD (H2) = ფლავინ ადენინ დინუკლეოტიდი მშპ = გუანოზინ დიფოსფატი GTP = გუანოზინ ტრიფოსფატი ADP = ადენოზინ დიფოსფატი Pმე = არაორგანული ფოსფატი.

სასწავლო კითხვები

აირჩიეთ ერთი საუკეთესო პასუხი.

9.1 პირუვატის გარდაქმნა აცეტილ კოენზიმად A და CO2:

A. მოიცავს ლიპოის მჟავის მონაწილეობას.

B. გააქტიურებულია, როდესაც პირუვატ დეჰიდროგენაზას (PDH) კომპლექსის პირუვატ დეკარბოქსილაზა ფოსფორილირდება PDH კინაზით ატფ -ის თანდასწრებით.

E. მოითხოვს კოენზიმ ბიოტინს.

სწორი პასუხი = A. ლიპოინის მჟავა არის რეაქციაში წარმოქმნილი აცეტილ ჯგუფის შუალედური მიმღები. პირუვატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსი კატალიზებს შეუქცევად რეაქციას, რომელიც ინჰიბირდება დეკარბოქსილაზას კომპონენტის ფოსფორილირებისას. ფერმენტების კომპლექსი მდებარეობს მიტოქონდრიულ მატრიცაში. ბიოტინი გამოიყენება კარბოქსილაზებით და არა დეკარბოქსილაზებით.

9.2 ქვემოთ ჩამოთვლილთაგან რომელი პირობა ამცირებს აცეტილ კოენზიმის A დაჟანგვას ლიმონმჟავას ციკლში?

A. კალციუმის მაღალი ხელმისაწვდომობა

B. მაღალი აცეტილ CoA/CoA თანაფარდობა

სწორი პასუხი = D. დაბალი NAD + /NADH თანაფარდობა ზღუდავს NAD + -ის დეჰიდროგენაზების მოთხოვნილების მაჩვენებლებს. კალციუმის და სუბსტრატის მაღალი ხელმისაწვდომობა (აცეტილ CoA) და დაბალი ATP/ADP თანაფარდობა ასტიმულირებს ციკლს.

9.3 ქვემოთ მოცემულია ლიმონმჟავას ციკლის სამი საფეხურის ჯამი.

A + B + FAD + H2O & rarr C + FADH2 + NADH

შეარჩიეთ ასო, რომელიც შეესაბამება გამოტოვებულ "A", "B" და "C" განტოლებაში.

სწორი პასუხი = B. სუკინატი + NAD + + FAD + H2O & rarr oxaloacetate + NADH + FADH2

9.4 1 თვის ბიჭს აღენიშნება ნევროლოგიური პრობლემები და ლაქტური აციდოზი. პირუვატ დეჰიდროგენაზას (PDH) კომპლექსური აქტივობის ფერმენტულმა ანალიზმა კანის კულტივირებული ფიბრობლასტების ექსტრაქტებზე აჩვენა ნორმალური აქტივობის 5% თიამინ პიროფოსფატის დაბალი კონცენტრაციით (TPP), მაგრამ ნორმალური აქტივობის 80%, როდესაც ანალიზი შეიცავს ათასჯერ მეტ კონცენტრაციას TPP. ქვემოთ ჩამოთვლილთაგან რომელია ამ პაციენტთან დაკავშირებით სწორი?

ა. თიამინის მიღება მოსალოდნელია მისი შრატში ლაქტატის დონის შემცირება და კლინიკური სიმპტომების გაუმჯობესება.

B. მაღალი ნახშირწყლების დიეტა მოსალოდნელია, რომ მომგებიანი იქნება ამ პაციენტისთვის.

C. მოსალოდნელია აერობული გლიკოლიზის ციტრატის წარმოების გაზრდა.

D. PDH კინაზა, PDH კომპლექსის მარეგულირებელი ფერმენტი, სავარაუდოდ აქტიური იქნება.

სწორი პასუხი = A. როგორც ჩანს, პაციენტს აქვს თიამინზე რეაგირებადი პირუვატ დეჰიდროგენაზას (PDH) კომპლექსის დეფიციტი. PDH კომპლექსის პირუვატ დეკარბოქსილაზას (E1) კომპონენტი ვერ აკავშირებს თიამინის პიროფოსფატს დაბალი კონცენტრაციით, მაგრამ აჩვენებს მნიშვნელოვან აქტივობას კოენზიმის მაღალ კონცენტრაციაზე. ეს მუტაცია, რომელიც გავლენას ახდენს კ ფერმენტის კოენზიმისთვის, გვხვდება PDH კომპლექსის დეფიციტის ზოგიერთ, მაგრამ არა ყველა შემთხვევაში. იმის გამო, რომ PDH კომპლექსი ნახშირწყლების მეტაბოლიზმის განუყოფელი ნაწილია, ნახშირწყლების დაბალი შემცველი დიეტა სავარაუდოდ ფერმენტის დეფიციტის ეფექტებს გააფუჭებს. აერობული გლიკოლიზი წარმოქმნის პირუვატს, PDH კომპლექსის სუბსტრატს. კომპლექსის აქტივობის დაქვეითება ამცირებს აცეტილ კოენზიმის A წარმოებას, სუბსტრატს ციტრატის სინტაზას. PDH კინაზა ინჰიბირებულია პირუვატით და, შესაბამისად, არააქტიურია.

9.5 რომელ კოენზიმ-კოსუბსტრატს იყენებენ როგორც გლიკოლიზის, ასევე ტრიკარბოქსილის მჟავის ციკლის დეჰიდროგენაზები?

დაჟანგული ნიკოტინამიდი ადენინ დინუკლეოტიდი (NAD +) გამოიყენება გლიცერალდეჰიდის 3-ფოსფატ დეჰიდროგენაზას გლიკოლიზის და იზოციტრატ დეჰიდროგენაზას, და ალფა-კეტოგლუტარატ დეჰიდროგენაზას და ტრიკარბოქსილის მჟავის ციკლის მალატდეჰიდროგენაზას მიერ.

თუ თქვენ ხართ ჩვენს საიტზე არსებული ნებისმიერი მასალის საავტორო უფლებების მფლობელი და აპირებთ მის წაშლას, გთხოვთ დაუკავშირდეთ ჩვენს საიტის ადმინისტრატორს დასამტკიცებლად.


კრებსის (TCA) ციკლი

ყველა მასალა დაცულია საავტორო უფლებებით და ქონების mehlmanmedical.

საავტორო უფლება © 2020 mehlmanmedical.

ჭრის დევნა. ძირითადი ფაქტები:

პირუვატ დეჰიდროგენაზა (PDH) არის თიამინზე დამოკიდებულიდა ამ ფერმენტის არარსებობა ან დისფუნქცია იწვევს მძიმე ლაქტური აციდოზი და შრატში ალანინის მომატებარა რატომ?

ლაქტატი (პირუვატი + NADH ↔ ლაქტატი + NAD +)

Tx ↑ დიეტური კეტოგენური ნუტრიენტებით (მაგ. ლეიცინი, ლიზინი და ჯანსაღი ზეთები ყველა → აცეტილ-CoA, არა პირუვატი).

USMLE ამბობს: პაციენტს აქვს მძიმე აციდოზი და Um შრატი ალანინი. Პასუხი არის პირუვატ დეჰიდროგენაზას დეფიციტი.

დარიშხანი აფერხებს PDH- ს.

დარიშხანის მოწამვლის მიზეზები ნივრის სუნით სუნთქვა.

იზოციტრატი დეჰიდროგენაზა არის TCA ციკლის სიჩქარის შემზღუდველი ფერმენტი.

USMLE ზოგჯერ ცნობილია, რომ ახდენს ფერმენტების დონის შემოწმებას. ეს უცნაური/ბუნდოვანი ფერმენტის სახელია, მაგრამ TCA ციკლი იმდენად მაღალი მაჩვენებელია გზის ბიოქიმიისთვის, რომ თქვენ უნდა იცოდეთ ეს ფერმენტი განურჩევლად.

α- კეტოგლუტარატჰიდროგენაზაPDH– ის მსგავსად, თიამინზეა დამოკიდებული.

თიამინზე დამოკიდებული ოთხი ფერმენტია პირუვატ დეჰიდროგენაზა, α- კეტოგლუტარატ დეჰიდროგენაზა, განშტოებული ჯაჭვის კეტოაციდის დეჰიდროგენაზა და ტრანსკეტოლაზა.

პირუვატი, ნაცვლად PDC და B1– ით აცეტილ – CoA– ზე გადასვლისა, ასევე შეუძლია OAA– ში წასვლა პირუვატ კარბოქსილაზა და ვიტამინი B7 (ბიოტინი).

ალკოჰოლით გამოწვეული ↑ NADH/NAD + თანაფარდობა ზრდის OAA → მალატს, რითაც ამცირებს OAA– ს გლუკონეოგენეზისთვის PEP– ში გადაყვანას.

სამარხვო ჰიპოგლიკემია ალკოჰოლიზმში ნაწილობრივ განპირობებულია გლუკონეოგენეზის დარღვევით, OAA– ს მალატის შუნტირების გამო.

Succinyl-CoA (TCA ციკლი) შეიძლება წარმოიქმნას მეთილმალონილ-CoA– დან (არა TCA ციკლში) ვიტამინი B12– ის საშუალებით. სწორედ B12- დეფიციტის ამ ნაბიჯის დათრგუნვაა პასუხისმგებელი ნევროლოგიურ დისფუნქციაზე და მიელინის გარსის დარღვევები.

დარღვეული მეთილმალონილ-CoA-succinyl-CoA პასუხისმგებელია ნევროლოგიური დისფუნქცია B12- დეფიციტში.

სუკინილ-CoA → წვნიანი არის ნაბიჯი სად GTP იწარმოება. სუკინატი → ფუმარატი არის ნაბიჯი სად FADH2იწარმოება და ვიტამინი B2 არის კოფაქტორი

ერთადერთი რაც თქვენ უნდა იცოდეთ B2 ვიტამინის შესახებ USMLE– სთვის (და არსებითად ცხოვრებაში) არის ის, რომ მას უწოდებენ რიბოფლავინს და გამოიყენება ზემოაღნიშნულ რეაქციაში.

TCA ციკლი აწარმოებს უამრავ NADH და FADH 2 მოლეკულას, რომლებიც საბოლოოდ გამოიყენება პროტონების მიტოქონდრიის მემბრანულ სივრცეში გადასაყვანად ATP წარმოქმნის მიზნით. HY ფაქტოიდები ამ პროცესისთვის (ელექტრონის სატრანსპორტო ჯაჭვი) განხილულია აქ.


პირუვატ დეჰიდროგენაზა (PDH)

უჯრედული მეტაბოლიზმის ამ ძირითადი მარეგულირებელი ადგილის სტრუქტურა, რეგულირება და ანალიზი.

პირუვატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსი (PDH) აკავშირებს ლიმონმჟავას ციკლს და შემდგომ ჟანგვითი ფოსფორილირებას გლიკოლიზის, გლუკონეოგენეზის და ლიპიდური და ამინომჟავების ცვლის გზებთან.

PDH ფუნქცია და სტრუქტურა

PDH კატალიზებს პირუვატის ჟანგვითი დეკარბოქსილირებას აცეტილ კოენზიმის A (აცეტილ-CoA), NADH და CO წარმოქმნის2რა PDH აადვილებს ნახშირწყლების გამოყენებას ენერგიის მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად: როდესაც ნახშირწყლების მარაგი იკლებს ძუძუმწოვრებში, PDH აქტივობა მცირდება, რათა შეზღუდოს გლუკოზის გამოყენება ჟანგვითი ფოსფორილირებით. ცხიმოვანი მჟავები ან კეტონის სხეულები შემდეგ გამოიყენება ენერგიის წყაროდ ისეთ ქსოვილებში, როგორიცაა გული და ჩონჩხის კუნთი.

PDH არის 9.5 MDa კომპლექსი, რომელიც შედგება სამი ფერმენტის მრავალჯერადი ასლისგან: პირუვატ დეჰიდროგენაზა (E1), დიჰიდროლიპოამიდის ტრანსაცეტალაზა (E2) და დიჰიდროლიპოამიდის დეჰიდროგენაზა (E3). დამატებითი სტრუქტურული ქვედანაყოფი, E2/E3 დამაკავშირებელი ცილა, აუცილებელია E2 და E3 ქვედანაყოფებს შორის ურთიერთქმედების მხარდასაჭერად.

PDH საქმიანობის რეგულირება

PDH აქტივობა თრგუნავს E1-alpha ქვედანაყოფის შექცევადი ფოსფორილირებით Ser232, Ser293 და Ser300. ამ ადგილების ფოსფორილირება კატალიზირებულია PDH კინაზების იზოფორმებით (PDK1 - 4). PDH აქტივობის აღსადგენად დეფოსფორილირება კატალიზირებულია PDH ფოსფატაზებით (PDP1 და PDP2). ორივე კინაზა და ფოსფატაზა განსხვავებულად არის გამოხატული ქსოვილებში და მათი ტრანსკრიფცია კონტროლდება უჯრედული სტრესის სხვადასხვა მოვლენებით, როგორიცაა შიმშილი, დაბალი ჟანგბადი ან NADH– ის მაღალი კონცენტრაცია, აცეტილ – CoA ან კალციუმი.

PDH აქტივობის ანალიზი

გლუკოზისა და ცხიმოვანი მჟავების, როგორც ენერგიის წყაროს არარეგულირებული გამოყენება ხშირად აღინიშნება მეტაბოლურ სინდრომებში, როგორიცაა დიაბეტი და სიმსუქნე. გარდა ამისა, კიბოს უჯრედები ხშირად გადადიან ჟანგვითი ფოსფორილირებადან გლიკოლიზზე ATP წარმოებისათვის. ამ საქმიანობაში PDH– ის ცენტრალურმა როლმა განაპირობა განახლებული ინტერესი PDH– ის საქმიანობისა და რეგულირების, როგორც პოტენციური თერაპიული ინსტრუმენტის გაგებისადმი.

მიდგომა, რომელსაც თქვენ ირჩევთ PDH საქმიანობის შესასწავლად, დამოკიდებულია ექსპერიმენტულ პირობებზე და ექსპერიმენტულ კითხვაზე, რომელზეც თქვენ ცდილობთ პასუხის გაცემას.

ენდოგენური და ფოსფორილირებული PDH აქტივობის რაოდენობრივი განსაზღვრა უჯრედისა და ქსოვილის ექსტრაქტებში.

ენდოგენური PDH აქტივობის გაზომვის გასაღები არის მისი შენარჩუნება in vivo ფოსფორილირების მდგომარეობა ჩვენი მოპოვებისა და იმუნომონაწილების ბუფერი ჩამოყალიბებულია სპეციფიკური და არასპეციფიკური კინაზების და ფოსფატაზების ინჰიბირების მიზნით, რათა თავიდან იქნას აცილებული PDH– ის არასასურველი ცვლილებები ნიმუშის მომზადებისას.

მას შემდეგ, რაც ნიმუშები მომზადდება, აქტიური ფერმენტი შეიძლება იყოს იმუნომოპოვებული და მყარი ზედაპირებზე გაანალიზდეს 96 ჭაბურღილის მიკრო ფირფიტის ფორმატის ან გამწოვი ანალიზის ფორმატის გამოყენებით. ეს მიდგომა უფრო მარტივი, სწრაფი და უსაფრთხოა ვიდრე [14 C] პირუვატის გამოყენების და [14 C] CO ფერმენტებით კატალიზირებული გამოყოფის გაზომვის კლასიკური მეთოდი.2.​​

PDH საქმიანობა ასევე შეიძლება გაანალიზდეს ex vivo PDH იმუნომოპოვებისა და ენდოგენური კინაზების და ფოსფატაზების მოცილების შემდგომ. ნიმუშები შემდეგ ფოსფორილირდება რეკომბინანტული PDK– ით ან დეფოსფორილირდება რეკომბინანტული PDP– ით, რათა დადგინდეს (ა) სრულად ფოსფორილირებული PDH– ს ნარჩენი აქტივობა, (ბ) სრულად დეფოსფორილირებული ფერმენტის მაქსიმალური აქტივობა და (გ) ენდოგენური მოდიფიცირებული PDH აქტივობა.

მთლიანი და ფოსფორილირებული PDH რაოდენობის განსაზღვრა ცოცხალ უჯრედებში ან უჯრედებისა და ქსოვილების ექსტრაქტებში

PDH– ის ძირითადი მარეგულირებელი ქვედანაყოფი არის E1 – ალფა ქვედანაყოფი (PDH1), მოდიფიცირებული კინაზებით სამი სერინის ფოსფორილირების ადგილას, რათა შემცირდეს აქტივობა.

მთლიანი PDH E1-alpha და მოდიფიცირებული ფოსფო-სერინების რაოდენობის განსაზღვრა (Ser232, Ser293 და Ser300) შეიძლება ადვილად გაანალიზდეს სენდვიჩის ELISA ტესტების გამოყენებით. ეს მიახლოებითი ზომავს ცილის და ფოსფორილირების დონეს, იქნება ეს ენდოგენური თუ მედიკამენტური მკურნალობის შედეგად.

უჯრედში ELISA (ICE) ანალიზები შეიძლება გამოყენებულ იქნას კულტივირებულ ცოცხალ უჯრედებში პოსტ-თარგმანის მოდიფიკაციების ცილის დონის გასაზომად. ICE მეთოდის უპირატესობა ის არის, რომ უჯრედების სწრაფი ფიქსაცია 96 ან 384 ჭაბურღილში ადგილზე ასტაბილურებს ფერმენტ ფოსფორილირებას და გამორიცხავს ნებისმიერ ცვლილებას, რომელიც შეიძლება მოხდეს ნიმუშის მომზადებისას.

PDH ქვედანაყოფების ანალიზი ცოცხალ უჯრედებში ან უჯრედებისა და ქსოვილების ექსტრაქტებში ვესტერნ ბლოტით, ნაკადის ციტომეტრიით ან იმუნოციტოქიმიით

​​PDH კომპლექსის დეფექტები არის ლაქტური აციდოზის მნიშვნელოვანი მიზეზი და იწვევს ლეის დაავადებას ბავშვებში. PDH– ს დეფიციტის შემთხვევების უმრავლესობა განპირობებულია X– თან დაკავშირებული E1 – alpha ქვეერთეულის მუტაციებით, მიუხედავად სხვა ქვეგანყოფილებების მუტაციებისაც.

ჩვენი ანტისხეულები შემოწმებულია სამიზნე სპეციფიკისთვის იმუნოპრეციპიტაციის, ვესტერნ ბლოტის, იმუნოციტოქიმიის (ICC) და ELISA ტესტების კომბინაციით.


PDH, TCA ციკლი - ბიოლოგია

MDPI– ს მიერ გამოქვეყნებული ყველა სტატია დაუყოვნებლივ ხელმისაწვდომია მსოფლიოში ღია წვდომის ლიცენზიით. MDPI– ს მიერ გამოქვეყნებული სტატიის მთლიანად ან ნაწილის ხელახალი გამოყენებისათვის საჭირო არ არის სპეციალური ნებართვა, ციფრებისა და ცხრილების ჩათვლით. ღია წვდომის Creative Common CC BY ლიცენზიით გამოქვეყნებული სტატიებისთვის, სტატიის ნებისმიერი ნაწილი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნებართვის გარეშე იმ პირობით, რომ ორიგინალური სტატია ნათლად არის მითითებული.

მხატვრული ნაშრომები წარმოადგენს ყველაზე მოწინავე კვლევას ამ სფეროში მაღალი ზემოქმედების მნიშვნელოვანი პოტენციალით. მხატვრული ნაშრომები წარმოდგენილია სამეცნიერო რედაქტორების ინდივიდუალური მოწვევით ან რეკომენდაციით და გამოქვეყნებამდე გადის კოლეგიურ მიმოხილვას.

მხატვრული ნაშრომი შეიძლება იყოს ორიგინალური კვლევითი სტატია, მნიშვნელოვანი ახალი კვლევითი კვლევა, რომელიც ხშირად მოიცავს რამდენიმე ტექნიკას ან მიდგომას, ან ყოვლისმომცველი მიმოხილვითი ნაშრომი მოკლე და ზუსტი განახლებებით სფეროში უახლესი პროგრესის შესახებ, რომელიც სისტემატიურად განიხილავს მეცნიერებაში ყველაზე საინტერესო მიღწევებს. ლიტერატურა. ამ ტიპის ნაშრომი გვაძლევს კვლევის ან შესაძლო პროგრამების სამომავლო მიმართულებებს.

Editor's Choice სტატიები ემყარება MDPI ჟურნალების მეცნიერული რედაქტორების რეკომენდაციებს მთელი მსოფლიოდან. რედაქტორები ირჩევენ ჟურნალში ცოტა ხნის წინ გამოქვეყნებულ სტატიებს, რომლებიც, მათი აზრით, განსაკუთრებით საინტერესო იქნება ავტორებისთვის, ან მნიშვნელოვანი ამ სფეროში. მიზანია ჟურნალის სხვადასხვა კვლევით სფეროებში გამოქვეყნებული ზოგიერთი ყველაზე ამაღელვებელი ნაშრომის გადაღება.


PDH, TCA ციკლი - ბიოლოგია

მიტოქონდრია: სტრუქტურა და ფუნქცია

1. გარე მიტოქონდრიული მემბრანა:

(ა) ბარიერი მოლეკულების სიმძლავრეზე 10 მგ -ზე მეტი

(ა) შეიცავს ფერმენტებს, რომლებიც სპეციფიკურია მიტოქონდრიისთვის

3. შიდა მიტოქონდრიული მემბრანა

(ა) იძლევა მხოლოდ მცირე (& lt100 მგვტ) დაუმუხტავი მოლეკულების დიფუზიას

(ბ) იძლევა ბიომოლეკულების ნაკადის ძალიან სპეციფიკურ კონტროლს და#9 მიტოქონდრიაში

(გ) კრისტა- კბილები, რომლებიც ზრდის მემბრანის ზედაპირს

(დ) შეიცავს: ელექტრონის ტრანსპორტის კომპონენტებს, ლიმონმჟავას ციკლის ფერმენტებს

(ა) პირუვატ დეკარბოქსილირება

(ბ) ლიმონმჟავას ციკლი

(გ) ცხიმოვანი მჟავა b –ოქსიდაცია

(დ) კეტონის სხეულის სინთეზი (ღვიძლი)

(ე) კეტონის დაჟანგვა (სხვა ქსოვილები)

და#9 (ვ) ​​ზოგიერთი ამინომჟავის მეტაბოლიზმი

(გ) ზოგიერთი გლუკონეოგენეზი

ციტოზოლი: გლიკოლიზი და უმეტესობა გლუკონეოგენეზი

პირუვატის მეტაბოლური ბედი:

პირუვატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსი (PDH): მრავალ ფერმენტული კომპლექსი

პირუვატი + CoA + NAD + ------------ & gt CO2 + აცეტილ CoA + NADH + H +

ნაბიჯი 1 ა: პირუვატი უკავშირდება E- ს1.

ნაბიჯი 1 ბ: პირუვატი რეაგირებს TDP– ით, რაც იწვევს CO– ს გამოყოფას2 და TDP- ის ფორმირება- CH (OH) CH3

STEP 2a: Lipoate is acetylated by TDP-CH(OH)CH3 with oxidation of the alcohol to a keto group and reduction of the lipoate disulfide bond . TDP is regenerated .

STEP 2b: Acetylated lipoate reacts with Coenzyme A (CoASH) to form acetyl CoA and reduce lipoate to dihydrolipoate .

STEP 3a: Reduced lipoate is oxidized by FAD , with the production of FADH2 .

STEP 3b: FAD is regenerated by the oxidation of FADH2 by NAD + , yielding NADH .

Feedback Inhibition: - Acetyl CoA and NADH

What goes IN: Pyruvate, CoASH, NAD +

What comes OUT: Acetyl CoA, NADH, CO2

Citric Acid Cycle / Tricarboxylic Acid Cycle ( TCA Cycle ):

[ 1 ] Citrate Synthase : exergonic, spontaneous condenses acetyl CoA and oxaloacetate. The CoA produced is used to produce acetyl CoA via PDH.

[ 2 ] Isocitrate Dehydrogenase : oxidation-reduction reaction, first site for NADH production .

[ 3 ] a -Ketoglutarate Dehydrogenase : oxidation-reduction reaction, second NADH is produced . Feedback inhibited by succinyl CoA.

[ 4 ] Succinyl CoA Synthetase : substrate level phosphorylation. GTP + ADP <---> GDP + ATP

[ 5 ] Succinate Dehydrogenase : oxidation-reduction reaction, FADH2 is produced .

[ 6 ] Malate Dehydrogenase : oxidation-reduction reaction, third NADH is produced.

3 ATP Pyruvate Dehydrogenase (from NADH)

] ATP Isocitrate Dehydrogenase (from NADH)

] ATP a -Ketoglutarate Dehydrogenase (from NADH)

[ ATP Succinyl CoA Synthetase (from GTP)

\ ATP Succinic Dehydrogenase (from FADH2)

] ATP Malate Dehydrogenase (from NADH)

Total: 15 ATP (12 ATP / Turn of TCA Cycle)

Remember we get 2 Acetyl CoA molecules for each Glucose molecule so the Grand Total is: 30 ATP!


მოკლე შინაარსი

Metabolic flux dynamics is quantified throughout the cell cycle via isotope tracing and computational modelling. This approach reveals oscillating metabolism of glucose versus glutamine in the Krebs cycle and highlights the importance of glutamine for S phase progression.

  • A temporal-fluxomics approach is used for quantifying metabolic flux dynamics throughout the mammalian cell cycle.
  • TCA cycle fluxes are rewired as cells progress through the cell cycle with complementary oscillations of glucose versus glutamine-derived fluxes.
  • Glucose-derived oxidative-TCA-cycle flux peaks in late G1 phase while oxidative and reductive glutamine metabolism dominates S phase.
  • The shift from glucose to glutamine oxidation in S phase plays an important role in cell cycle progression.

The TCA Cycle

The tricarboxylic acid cycle (TCA cycle) is a series of enzyme-catalyzed chemical reactions that form a key part of aerobic respiration in cells. This cycle is also called the Krebs cycle and the citric acid cycle. The outline below is typical of the metabolism of carbohydrates, which proceeds through glycolysis to form pyruvate and then through acetyl CoA to enter the TCA cycle. The TCA cycle has connections to other parts of metabolism, and other molecules may enter it at different places.


Უყურე ვიდეოს: 高校生物 代謝13 異化呼吸クエン酸回路分 (იანვარი 2022).