BIOCH-9 Enzymy klíčové pro regulaci CC a jejich inhibitory/aktivátory Enzym ATPa NADHa Jiný vliv Pyruvátdehydrogenasa - - - acetyl-CoA (inh. prod.) Citrátsynthasa - - citrát (inhibice produktem) Isocitrátdehydrogenasa - - + ADP (alosterická aktivace) 2-OG-dehydrogenasa - - sukcinyl-CoA (inh. prod.) 65 a allosterický inhibitor b zpětnovazebný inhibitor (inhibice produktem) c allosterický aktivátor NOVÁK, Jan. Biochemie I. Brno: Muni, 2009, s. 237. BIOCH-9 C H2C COOH COOH O CH3 C O S CoA oxalacetát C H2C COOH COOH OH H2C COOH H2O HS-CoA C CH2 COOHHOOC C COOHH C H2C COOH COOH H CH COOHOH H2O H2O NAD+ NADH+H+ CO2 CH2 H2C COOH C COOHO NAD+ NADH+H+ HS-CoA CO2 CH2 H2C COOH CO S CoA CH2 CH2 COOH COOH GTP GDP + Pi HS-CoA FADH2 FAD C C COOH HOOC H H H2O C H2C COOH COOH HOH NAD+ NADH+H+ citrát cis-akonitát isocitrát 2-oxoglutarát sukcinyl-CoA sukcinát fumarát L-malát 0. Pyruvátdehydrogenáza 1. Citrát syntháza 2. Akonitáza 3. Izocitrát dehydrogenáza 4. 2-oxoglutarát dehydrogenáza 5. sukcinyl-CoA-syntethasa 6. Sukcinát dehydrogenáza 7. Fumaráza 8 . Malát dehydrogenáza Schéma regulace citrátového cyklu • Popis: • červenými tečkami jsou označeny reakce, o jejichž regulaci se zajímáme • červené šipky naznačují alosterickou inhibici, která je zajištěna ATP a NADH+H+ (oranžové šipky naznačují, které reakce NADH+H+ produkují • fialové šipky naznačují inhibici produktem • zelená šipka naznačuje alosterickou aktivaci pomocí ADP BIOCH-9 NOVÁK, Jan. Biochemie I. Brno: Muni, 2009, s. 238. 41 BIOCH-9 Jména a struktury sloučenin, enzymy, popis regulací, Kofaktory… BIOCH-9 Jména a struktury sloučenin, enzymy,popis regulací BIOCH-9 1. Pyruvátdehydrogenáza Pyruvát dehydrogenáza, Pyruvát dehydrogenázový komplex je komplex tří enzymů uvnitř mitochondrie: pyruvát dehydrogenázy, dihydrolipoyltransacetylázy a dihydrolipoyldehydrogenázy. Komplex pracuje jako celek v přítomnosti koenzymů TPP, NAD+, lipoátu ve formě lipoamidu, FAD a koenzymu A. Pyruvát dehydrogenáza katalyzuje oxidativní dekarboxylaci pyruvátu s navázáním acetylu na TPP, dihydrolipoyltransacetyláza katalyzuje přenesení acetylu z TPP přes lipoamid na koenzym A a dihydrolipoyldehydrogenáza regeneruje lipoamid pomocí FAD, z něhož vzniká FADH2, které regeneruje zase pomocí NAD+, z něhož vzniká NADH + H+. Enzym je inhibován arsenem v oxidačním stavu As(III) (arseničnany,…), který blokuje lipoamid. 2. Citrát syntáza Katalyzuje přenesení acetylu z acetyl-S·CoA na oxalacetát za vniku citrátu. 3. Akonitáza Katalyzuje přesmyk citrátu na izocitrát přes cis-akonitát. Její aktivní centrum tvoří kuboidní klastr čtyř atomů síry a čtyř atomů železa, vázaného přes síru z postranních řetězců cysteinu. Tento enzym je stereospecifický s ohledem na prochirální vlastnosti citrátu. (To se dá prokázat značením pyruvátu pomocí uhlíku 14C.) Inhibuje ho (2R,3R)2-fluorocitrát. 4. Izocitrát dehydrogenáza Provádí oxidativní dekarboxylaci karboxylové skupiny na terciárním uhlíku izocitrátu za současné dehydrogenace hydroxy skupiny, přičemž se mění NAD+ na NADH + H+. Tento enzym využívá manganaté či hořečnaté ionty jako koenzym. 5. α-ketoglutarát dehydrogenáza Katalyzuje oxidativní dekarboxylaci za současného navázání α-keto uhlíku na koenzym A. Vzniká tak sukcinyl-S·CoA a NADH + H+ z NAD+. 6. Sukcinylkoenzym A syntetáza Provádí přesně opačnou reakci, než podle které se jmenuje. Katalyzuje hydrolýzu sukcinylkoenzymu A za současné fosforylace na substrátové úrovni, tedy vzniká přímo GTP z GDP (a ne až v dýchacím řetězci). 7. Sukcinát dehydrogenáza Provádí dehydrogenaci sukcinátu. Vzniká FADH2 z FAD. Dehydrogenace je vysoce stereospecifická a vzniká pouze fumarát a ne maleinát. Enzym je kompetitivně inhibován malonátem, který je o uhlík kratší než sukcinát, a proto nemůže dojít k dehydrogenaci. 8. Fumaráza Katalyzuje alkalickou hydrataci fumarátu za vzniku malátu. OH- provádí nukleofilní atak na uhlík, který díky rezonanci πelektronů získal parciální kladný náboj, čímž vniká karbanion, na který se naváže H+. 9. Malát dehydrogenáza Katalyzuje dehydrogenaci malátu na oxalacetát, čímž se substrát celého cyklu regeneruje. Tento enzym také může být zapojen v malátovém člunku.