La lanzadera de malato-aspartato (a veces simplemente lanzadera de malato ) es un sistema bioquímico para translocar electrones producidos durante la glucólisis a través de la membrana interna semipermeable de la mitocondria para la fosforilación oxidativa en eucariotas . Estos electrones ingresan a la cadena de transporte de electrones de las mitocondrias a través de equivalentes de reducción para generar ATP . El sistema de lanzadera es necesario porque la membrana interna mitocondrial es impermeable al NADH , el equivalente reductor primario de la cadena de transporte de electrones. Para evitar esto, el malato transporta los equivalentes reductores a través de la membrana.
La lanzadera consta de cuatro partes proteicas:
La enzima principal del sistema lanzadera malato-aspartato es la malato deshidrogenasa. La malato deshidrogenasa está presente en dos formas en el sistema lanzadera: la malato deshidrogenasa mitocondrial y la malato deshidrogenasa citosólica. Las dos malato deshidrogenasas se diferencian por su ubicación y estructura, y catalizan sus reacciones en direcciones opuestas en este proceso.
En primer lugar, en el citosol, la malato deshidrogenasa cataliza la reacción del oxaloacetato y el NADH para producir malato y NAD + . En este proceso, dos electrones generados a partir del NADH, y un H + acompañante , se unen al oxaloacetato para formar malato.
Una vez formado el malato, el primer antiportador (malato- alfa-cetoglutarato ) importa el malato desde el citosol a la matriz mitocondrial y también exporta alfa-cetoglutarato desde la matriz al citosol simultáneamente. Después de que el malato llega a la matriz mitocondrial, es convertido por la malato deshidrogenasa mitocondrial en oxaloacetato, durante el cual el NAD + se reduce con dos electrones para formar NADH. El oxaloacetato luego se transforma en aspartato (ya que el oxaloacetato no puede ser transportado al citosol) por la aspartato aminotransferasa mitocondrial. Dado que el aspartato es un aminoácido, se necesita agregar un radical amino al oxaloacetato. Este es suministrado por el glutamato, que en el proceso es transformado en alfa-cetoglutarato por la misma enzima.
El segundo antiportador ( antiportador glutamato-aspartato ) importa glutamato del citosol a la matriz y exporta aspartato de la matriz al citosol. Una vez en el citosol, la aspartato aminotransferasa citosólica convierte el aspartato en oxaloacetato.
El efecto neto de la lanzadera malato-aspartato es puramente redox : el NADH en el citosol se oxida a NAD + , y el NAD + en la matriz se reduce a NADH. El NAD + en el citosol puede luego reducirse nuevamente mediante otra ronda de glucólisis, y el NADH en la matriz puede usarse para pasar electrones a la cadena de transporte de electrones para que se pueda sintetizar ATP.
Dado que la lanzadera de malato-aspartato regenera NADH dentro de la matriz mitocondrial, es capaz de maximizar la cantidad de ATP producidos en la glucólisis (3/NADH), lo que en última instancia da como resultado una ganancia neta de 38 moléculas de ATP por molécula de glucosa metabolizada. Compárese esto con la lanzadera de glicerol 3-fosfato , que reduce FAD + para producir FADH 2 , dona electrones al grupo de quinonas en la cadena de transporte de electrones y es capaz de generar solo 2 ATP por NADH generado en la glucólisis (lo que en última instancia da como resultado una ganancia neta de 36 ATP por glucosa metabolizada). (Estos números de ATP son prequimiosmóticos y deberían reducirse a la luz del trabajo de Mitchell y muchos otros [ cita requerida ] . Cada NADH produce solo 2,5 ATP, y cada FADH 2 produce solo 1,5 ATP. Por lo tanto, los ATP por glucosa deberían reducirse de 38 a 32 y de 36 a 30. El H + adicional requerido para traer el fosfato inorgánico durante la fosforilación oxidativa también contribuye a los números de 30 y 32).
La actividad de la lanzadera malato-aspartato está modulada por la metilación de la malato deshidrogenasa 1 (MDH1) por arginina. La proteína arginina N-metiltransferasa CARM1 metila e inhibe la MDH1 al interrumpir su dimerización, lo que reprime la lanzadera malato-aspartato e inhibe la respiración mitocondrial de las células de cáncer pancreático . [2]
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