La piruvato deshidrogenasa es una enzima que cataliza la reacción del piruvato y una lipoamida para dar la dihidrolipoamida acetilada y el dióxido de carbono . La conversión requiere la coenzima tiamina pirofosfato .
La piruvato deshidrogenasa suele encontrarse como un componente, denominado E1, del complejo de piruvato deshidrogenasa (PDC). PDC se compone de otras enzimas, denominadas E2 y E3. En conjunto, E1-E3 transforman piruvato , NAD + , coenzima A en acetil-CoA , CO2 y NADH. La conversión es crucial porque el acetil-CoA puede usarse luego en el ciclo del ácido cítrico para llevar a cabo la respiración celular . [2] Para distinguir entre esta enzima y la PDC, se la llama sistemáticamente piruvato deshidrogenasa (acetiltransferida) .
El pirofosfato de tiamina (TPP) se convierte en un iluro por desprotonación. El iluro ataca al grupo cetona del piruvato. El aducto resultante se descarboxila . El 1,3-dipolo resultante acetila reductivamente la lipoamida-E2. [2]
En términos de detalles, los datos bioquímicos y estructurales de E1 revelaron un mecanismo de activación de la coenzima TPP formando el enlace de hidrógeno conservado con el residuo de glutamato (Glu59 en E1 humano) e imponiendo una conformación V que acerca el átomo N4' de la aminopirimidina. al enlace de hidrógeno intramolecular con el átomo de tiazolio C2. Esta combinación única de contactos y conformaciones de TPP conduce eventualmente a la formación del carbanión C2 reactivo. Después de que el cofactor TPP descarboxila el piruvato, la porción acetila se convierte en un derivado de hidroxietilo unido covalentemente al TPP. [1]
E1 es una proteína multimérica. Las E1 de mamíferos, incluida la E1 humana, son tetraméricas y están compuestas por dos subunidades α y dos β. [1] Algunas E1 bacterianas, incluida la E1 de Escherichia coli , están compuestas por dos subunidades similares, cada una de las cuales es tan grande como la suma de las masas moleculares de las subunidades α y β. [3]
.png/1280px-Pyruvate_dehydrogenase_E1_subunit_of_E._coli_(2000_pixels).png){kind=tracking}
E1 tiene dos sitios catalíticos, cada uno de los cuales proporciona pirofosfato de tiamina ( TPP ) e iones de magnesio como cofactores. La subunidad α se une al ion magnesio y al fragmento de pirofosfato, mientras que la subunidad β se une al fragmento de pirimidina de TPP , formando juntos un sitio catalítico en la interfaz de las subunidades. [1]
El sitio activo de la piruvato deshidrogenasa (imagen creada a partir de PDB : 1NI4 ) mantiene el TPP mediante la ligadura de un metal a un ion magnesio (esfera violeta) y mediante enlaces de hidrógeno con aminoácidos. Si bien se pueden encontrar más de 20 aminoácidos en el sitio activo, los aminoácidos Tyr 89, Arg 90, Gly 136, Val 138, Asp 167, Gly 168, Ala 169, Asn, 196 y His 263 en realidad participan en los enlaces de hidrógeno para mantener TPP y piruvato (no se muestran aquí) en el sitio activo. Los aminoácidos se muestran como alambres y el TPP tiene forma de bola y barra. El sitio activo también ayuda en la transferencia del acilo del TPP a una lipoamida que espera en E2. [1]
La fosforilación de E1 por la piruvato deshidrogenasa quinasa (PDK) inactiva E1 y posteriormente todo el complejo. La PDK es inhibida por el ácido dicloroacético y el piruvato , lo que da como resultado una mayor cantidad de PDH activa no fosforilada. [4] La fosforilación es revertida por la piruvato deshidrogenasa fosfatasa , que es estimulada por la insulina , la PEP y el AMP , pero inhibida competitivamente por el ATP , el NADH y el acetil-CoA .
La piruvato deshidrogenasa es atacada por un autoantígeno conocido como anticuerpos antimitocondriales (AMA), que produce la destrucción progresiva de los pequeños conductos biliares del hígado, lo que conduce a la cirrosis biliar primaria . Estos anticuerpos parecen reconocer la proteína oxidada resultante de respuestas inmunitarias inflamatorias. Algunas de estas respuestas inflamatorias podrían estar relacionadas con la sensibilidad al gluten , ya que más del 50% de los pacientes con insuficiencia hepática aguda en un estudio exhibieron un autoanticuerpo no mitocondrial contra la transglutaminasa tisular . [5] Otros autoantígenos mitocondriales incluyen la oxoglutarato deshidrogenasa y el complejo alfa-cetoácido deshidrogenasa de cadena ramificada , que son antígenos reconocidos por anticuerpos antimitocondriales .
El aumento de la actividad de la piruvato deshidrogenasa (PDH) puede provocar senescencia celular inducida por oncogén , además de promover el envejecimiento. [6] Se ha demostrado una disminución de la actividad de la PDH mitocondrial con la edad en el corazón, así como en ciertas regiones del cerebro (el cuerpo estriado y el tronco del encéfalo ). [6]
La deficiencia de piruvato deshidrogenasa (PDH) es una enfermedad metabólica degenerativa congénita resultante de una mutación del complejo piruvato deshidrogenasa (PDC) ubicado en el cromosoma X. Si bien se han identificado defectos en las 3 enzimas del complejo, la subunidad E1-α es predominantemente la culpable. El mal funcionamiento del ciclo del ácido cítrico debido a la deficiencia de PDH priva al cuerpo de energía y conduce a una acumulación anormal de lactato. La deficiencia de PDH es una causa común de acidosis láctica en los recién nacidos y a menudo se presenta con letargo severo, mala alimentación, taquipnea y se han producido casos de muerte. [7]
Las proteínas humanas que poseen actividad piruvato deshidrogenasa incluyen:
En las bacterias , existe una forma de piruvato deshidrogenasa (también llamada piruvato oxidasa, EC 1.2.2.2) que vincula la oxidación del piruvato en acetato y dióxido de carbono con la reducción del ferrocitocromo. En E. coli esta enzima está codificada por el gen de la viruela B y la proteína tiene un cofactor de flavina. [8] Esta enzima aumenta la eficiencia del crecimiento de E. coli en condiciones aeróbicas. [9]
{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace ){{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )