Pyruvatdehydrogenase E1
Protein
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Pyruvatdehydrogenase E1 (PDHE1) ist der Name für die Untereinheit E1 des Pyruvatdehydrogenase-Enzymkomplexes. PDHE1 katalysiert die Übertragung eines Acetylrests auf das an die Untereinheit E2 gebundene Lipoyllysin, wobei ein Molekül Kohlenstoffdioxid frei wird. E1 selbst besteht aus zwei α- und zwei β-Untereinheiten. Von α gibt es beim Menschen eine zweite Isoform, die speziell in den Hoden exprimiert wird.
| Pyruvatdehydrogenase E1 | ||
|---|---|---|
| ||
| Bändermodell des Tetramer nach PDB 1NI4 | ||
| Masse/Länge Primärstruktur | 1380 = 2*361+2*329 Aminosäuren | |
| Sekundär- bis Quartärstruktur | 2α+2β | |
| Kofaktor | Thiamindiphosphat | |
| Bezeichner | ||
| Gen-Name(n) | PDHA1, PDHA2, PDHB | |
| Enzymklassifikation | ||
| EC, Kategorie | 1.2.4.1, Oxidoreduktase | |
| Substrat | Pyruvat + Lipoyllysin-PDHE2 | |
| Produkte | S-Acetyldihydrolipoyllysin -PDHE2 + CO2 | |
| Vorkommen | ||
| Übergeordnetes Taxon | Lebewesen | |
Mutationen in den Genen, die für α und β kodieren (in α allein sind 80 bekannt), können PDHE1-Mangel bis hin zum Leigh-Syndrom und Laktatazidose verursachen.[1][2][3]
Katalysierte Reaktion
Die Decarboxylierung von Pyruvat findet am Thiamin als katalytischem Zentrum statt, welches eine Atombindung mit Pyruvat bildet, so dass Hydroxy-Ethyliden-Thiamin-Pyrophosphat unter Abspaltung von CO2 entsteht.
+ 
→ 
→
+ CO2 (R=CH3)
Dieser Hydroxy-Ethyliden-Rest (syn. Acetaldehyd) des TPP wird von der α-Liponsäure übernommen (Oxidation). Sie ist an die Lipoat-Trans-Acetylase-Untereinheit kovalent gebunden. Es entsteht S-Acetyl-Hydrolip(oat/onamid).
+ 
→ + 
(R=CH3)
Es scheint, dass die zwei Thiamin-Moleküle im Tetramer nicht gleichzeitig die genannte Reaktionssequenz durchlaufen. In einer Kristallstudie wurde eine damit zusammenhängende Bewegung des Tetramers festgestellt.[4]
Die hodenspezifische Isoform des Enzyms spielt nach einer Studie an Hamstern eine Rolle bei der Kapazitation.[5]
Regulation
PDHE1 wird durch Phosphorylierung der α-Einheit inaktiviert bzw. durch Dephosphorylierung aktiviert. Das entsprechende Enzym ist die PDH-Kinase (EC 2.7.11.2), welches selbst ein Teil der PDH ist (= Autophosphorylierung). Erhöhte Aktivität kann bereits durch erhöhte Muskelarbeit ausgelöst werden, wobei eine Abhängigkeit der PDH-Phosphatase von der mitochondrialen Ca2+-Konzentration diskutiert wird.[6] Eine Hemmung durch Sepsis konnte bei Ratten gezeigt werden.[1][7][8]
