Glycerol-3-fosfátdehydrogenáza - Glycerol-3-phosphate dehydrogenase
| Glycerol-3-fosfát dehydrogenáza (NAD+) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Krystalografická struktura lidské glycerol-3-fosfátdehydrogenázy 1.[1] | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| EC číslo | 1.1.1.8 | ||||||||
| Číslo CAS | 9075-65-4 | ||||||||
| Databáze | |||||||||
| IntEnz | IntEnz pohled | ||||||||
| BRENDA | Vstup BRENDA | ||||||||
| EXPASY | Pohled NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Vstup KEGG | ||||||||
| MetaCyc | metabolická cesta | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB struktur | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Genová ontologie | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| Glycerol-3-fosfát dehydrogenáza (chinon) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifikátory | |||||||||
| EC číslo | 1.1.5.3 | ||||||||
| Číslo CAS | 9001-49-4 | ||||||||
| Databáze | |||||||||
| IntEnz | IntEnz pohled | ||||||||
| BRENDA | Vstup BRENDA | ||||||||
| EXPASY | Pohled NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Vstup KEGG | ||||||||
| MetaCyc | metabolická cesta | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB struktur | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| |||||||||
| Na NAD závislý N-konec glycerol-3-fosfátdehydrogenázy | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 krystalová struktura n- (l-d-karboxylethyl) -l-norvalin dehydrogenázy z Arthrobacter sp. kmen 1c | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| Symbol | NAD_Gly3P_dh_N | ||||||||
| Pfam | PF01210 | ||||||||
| Pfam klan | CL0063 | ||||||||
| InterPro | IPR011128 | ||||||||
| STRÁNKA | PDOC00740 | ||||||||
| SCOP2 | 1m66 / Rozsah / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| C-konec glycerol-3-fosfát dehydrogenázy závislé na NAD | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 struktura glycerol-3-fosfátdehydrogenázy z archaeoglobus fulgidus | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| Symbol | NAD_Gly3P_dh_C | ||||||||
| Pfam | PF07479 | ||||||||
| Pfam klan | CL0106 | ||||||||
| InterPro | IPR006109 | ||||||||
| STRÁNKA | PDOC00740 | ||||||||
| SCOP2 | 1m66 / Rozsah / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Glycerol-3-fosfátdehydrogenáza (GPDH) je enzym který katalyzuje reverzibilní redox konverzi dihydroxyaceton fosfát (aka glyceron fosfát, zastaralý) na sn-glycerol 3-fosfát.[2]
Glycerol-3-fosfát dehydrogenáza slouží jako hlavní spojovací článek mezi metabolismus sacharidů a metabolismus lipidů. Je také významným přispěvatelem elektronů k elektronový transportní řetězec v mitochondrie.
Starší výrazy pro glycerol-3-fosfát dehydrogenázu zahrnují alfa glycerol-3-fosfát dehydrogenáza (alphaGPDH) a glycerolfosfát dehydrogenáza (GPDH). Glycerol-3-fosfátdehydrogenáza však není stejná jako glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenáza (GAPDH), jehož substrátem je aldehyd ne alkohol.
Metabolická funkce
GPDH hraje hlavní roli v lipidech biosyntéza. Prostřednictvím snížení o dihydroxyaceton fosfát do glycerol 3-fosfát, GPDH umožňuje výzvu defosforylace z glycerol 3-fosfát do glycerol.[3] GPDH je navíc jedním z enzymů podílejících se na udržování redoxní potenciál přes vnitřní mitochondriální membrána.[3]
Reakce
The NAD + /NADH koenzym pár funguje jako rezervoár elektronů pro metabolismus redox reakce, nesoucí elektrony z jedné reakce na druhou.[5] Většina z těchto metabolických reakcí se vyskytuje v mitochondrie. Regenerovat NAD + pro další použití, NADH bazény v cytosol musí být reoxidován. Protože mitochondriální vnitřní membrána je nepropustný pro oba NADH a NAD +, nelze je volně směňovat mezi cytosol a mitochondriální matice.[4]
Jedním ze způsobů, jak dopravit tento redukční ekvivalent přes membránu, je přes Glycerol-3-fosfátový člun, která využívá dvě formy GPDH:
- Cytosolický GPDH nebo GPD1 je lokalizován na vnější membráně mitochondrií směrem k cytosol a katalyzuje redukci dihydroxyaceton fosfát do glycerol-3-fosfát.
- Ve spojení je mitochondriální GPDH nebo GPD2 uložen na vnějším povrchu vnitřní mitochondriální membrána, s výhledem na cytosol a katalyzuje oxidaci glycerol-3-fosfát na dihydroxyaceton fosfát.[6]
Reakce katalyzované cytosolickým (rozpustným) a mitochondriálním GPDH jsou následující:
 Spojené reakce katalyzované cytosolickou (GPDH-C) a mitochondriální (GPDH-M) formou glycerol 3-fosfát dehydrogenázy.[7] Použití GPDH-C a GPDH-M NADH a chinol (QH) jako dárci elektronů resp. GPDH-M navíc používá FAD jako kofaktor. |
Varianty
Existují dvě formy GPDH:
| Enzym | Protein | Gen | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EC číslo | název | Dárce / příjemce | název | Subcelulární umístění | Zkratka | název | Symbol |
| 1.1.1.8 | glycerol-3-fosfát dehydrogenáza | NADH / NAD+ | Glycerol-3-fosfátdehydrogenáza [NAD+] | cytoplazmatický | GPDH-C | glycerol-3-fosfát dehydrogenáza 1 (rozpustný) | GPD1 |
| 1.1.5.3 | glycerol-3-fosfát dehydrogenáza | chinol / chinon | Glycerol-3-fosfátdehydrogenáza | mitochondriální | GPDH-M | glycerol-3-fosfát dehydrogenáza 2 (mitochondriální) | GPD2 |
Následující lidské geny kódují proteiny s enzymatickou aktivitou GPDH:
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GPD1
Cytosolická glycerol-3-fosfátdehydrogenáza (GPD1), je NAD + -závislý enzym[8] to snižuje dihydroxyaceton fosfát na glycerol-3-fosfát. Zároveň, NADH se oxiduje na NAD + v následující reakci:
Jako výsledek, NAD + je regenerován pro další metabolickou aktivitu.
GPD1 se skládá ze dvou podjednotek,[9] a reaguje s dihydroxyaceton fosfát a NAD + ačkoli následující interakce:
Obrázek 4. Předpokládané aktivní místo. Fosfátová skupina DHAP je napůl obklopena postranním řetězcem Arg269 a interaguje s Arg269 a Gly268 přímo vodíkovými vazbami (není zobrazeno). Konzervované zbytky Lys204, Asn205, Asp260 a Thr264 tvoří stabilní vodíkovou vazebnou síť. Druhá síť pro vodíkové vazby zahrnuje zbytky Lys120 a Asp260, stejně jako uspořádanou molekulu vody (s B-faktorem 16,4 Á2), která se vodíkově váže na Gly149 a Asn151 (není zobrazeno). V těchto dvou elektrostatických sítích pouze ε-NH3+ skupina Lys204 je nejblíže atomu C2 DHAP (3,4 Á).[1]
GPD2
Mitochondriální glycerol-3-fosfát dehydrogenáza (GPD2), katalyzuje nevratnou oxidaci glycerol-3-fosfát na dihydroxyaceton fosfát a současně přenáší dva elektrony z FAD do elektronový transportní řetězec. GPD2 se skládá ze 4 identických podjednotek.[10]
Reakce na zátěž prostředí
- Studie ukazují, že GPDH není většinou ovlivněn pH změny: ani GPD1, ani GPD2 nejsou za určitých podmínek upřednostňovány pH podmínky.
- Při vysokých koncentracích solí (např. NaCl ), Aktivita GPD1 se zvyšuje oproti GPD2, protože zvýšení slanosti média vede k akumulaci glycerol v odpověď.
- Nezdá se, že by změny teploty upřednostňovaly GPD1 ani GPD2.[11]
Glycerol-3-fosfátový člun
Cytosol spolu s mitochondriální glycerol-3-fosfát dehydrogenázou fungují ve shodě. Oxidace cytoplazmatické NADH cytosolickou formou enzymu glycerol-3-fosfát z dihydroxyaceton fosfátu. Jakmile glycerol-3-fosfát prošel skrz vnější mitochondriální membrána potom může být oxidován samostatnou izoformou glycerol-3-fosfát dehydrogenázy, která používá chinon jako oxidant a FAD jako kofaktor. Výsledkem je čistá ztráta energie, srovnatelná s jednou molekulou ATP.[7]
Kombinovaný účinek těchto enzymů udržuje NAD + /NADH poměr, který umožňuje nepřetržitý provoz metabolismu.
Role v nemoci
Základní role GDPH při udržování NAD + /NADH potenciál, stejně jako jeho role v metabolismus lipidů, činí GDPH faktorem při onemocněních nerovnováhy lipidů, jako je obezita.
- Vylepšená aktivita GPDH, zejména GPD2, vede ke zvýšení glycerol Výroba. Od té doby glycerol je hlavní podjednotka v metabolismus lipidů, jeho hojnost může snadno vést ke zvýšení triglycerid akumulace na buněčné úrovni. Výsledkem je tendence formovat se tuková tkáň vedoucí k akumulaci Tlustý to upřednostňuje obezita.[12]
- Bylo také zjištěno, že GPDH hraje roli v Brugadův syndrom. Mutace v gen Bylo prokázáno, že kódování GPD1 způsobuje vady elektronový transportní řetězec. Tento konflikt s NAD + /NADH Předpokládá se, že hladiny v buňce přispívají k poruchám srdce sodíkový iontový kanál regulace a může vést ke smrtelnému arytmie v dětství.[13]
Farmakologický cíl
Předpokládá se, že mitochondriální izoforma G3P dehydrogenázy je inhibována metformin, lék první řady pro cukrovka typu 2.[14]
Biologický výzkum
Sarcophaga barbata byl použit ke studiu oxidace L-3-glycerofosfátu v mitochondriích. Bylo zjištěno, že L-3-glycerofosfát na rozdíl od pyruvátu nevstupuje do mitochondriální matrice. To pomáhá lokalizovat L-3-glycerofosfát-flavoprotein oxidoreduktázu, která je na vnitřní membráně mitochondrií.
Struktura
Glycerol-3-fosfátdehydrogenáza se skládá ze dvou proteinové domény. The N-terminál doména je NAD -vázací doména a C-konec působí jako doména vázající substrát.[15] Zbytky rozhraní dimeru a tetrameru se však podílejí na vazbě GAPDH-RNA, protože GAPDH může vykazovat několik aktivit měsíčního svitu, včetně modulace vazby RNA a / nebo stability.[16]
Viz také
- stránky substrátu: glycerol 3-fosfát, dihydroxyaceton fosfát
- související témata: glycerol fosfátový člun, kreatinkináza, glykolýza, glukoneogeneze
Reference
- ^ A b PDB: 1X0V; Ou X, Ji C, Han X, Zhao X, Li X, Mao Y, Wong LL, Bartlam M, Rao Z (březen 2006). "Krystalové struktury lidské glycerol 3-fosfát dehydrogenázy 1 (GPD1)". Journal of Molecular Biology. 357 (3): 858–69. doi:10.1016 / j.jmb.2005.12.074. PMID 16460752.
- ^ Ou X, Ji C, Han X, Zhao X, Li X, Mao Y, Wong LL, Bartlam M, Rao Z (březen 2006). "Krystalové struktury lidské glycerol 3-fosfát dehydrogenázy 1 (GPD1)". Journal of Molecular Biology. 357 (3): 858–69. doi:10.1016 / j.jmb.2005.12.074. PMID 16460752.
- ^ A b Harding JW, Pyeritz EA, Copeland ES, White HB (leden 1975). "Role glycerol 3-fosfát dehydrogenázy v metabolismu glyceridů. Vliv stravy na enzymatické aktivity v kuřecích játrech". The Biochemical Journal. 146 (1): 223–9. doi:10.1042 / bj1460223. PMC 1165291. PMID 167714.
- ^ A b Geertman JM, van Maris AJ, van Dijken JP, Pronk JT (listopad 2006). "Fyziologické a genetické inženýrství cytosolického redox metabolismu v Saccharomyces cerevisiae pro zlepšenou produkci glycerolu". Metabolické inženýrství. 8 (6): 532–42. doi:10.1016 / j.ymben.2006.06.004. PMID 16891140.
- ^ Ansell R, Granath K, Hohmann S, Thevelein JM, Adler L (květen 1997). „Dva izoenzymy kvasinkové NAD + -dependentní glycerol-3-fosfátdehydrogenázy kódované GPD1 a GPD2 mají odlišné role v osmoadaptaci a redoxní regulaci“. Časopis EMBO. 16 (9): 2179–87. doi:10.1093 / emboj / 16.9.2179. PMC 1169820. PMID 9171333.
- ^ Kota V, Rai P, Weitzel JM, Middendorff R, Bhande SS, Shivaji S (září 2010). "Role glycerol-3-fosfát dehydrogenázy 2 v kapacitě myších spermií". Molekulární reprodukce a vývoj. 77 (9): 773–83. doi:10,1002 / mrd.21218. PMID 20602492. S2CID 19691537.
- ^ A b Stryer, Lubert; Berg, Jeremy Mark; Tymoczko, John L. (2002). „Kapitola 18.5: Kyvadlová doprava s glycerol-3-fosfáty“. Biochemie. San Francisco: W.H. Freemane. ISBN 0-7167-4684-0.
- ^ Guindalini C, Lee KS, Andersen ML, Santos-Silva R, Bittencourt LR, Tufik S (leden 2010). „Vliv obstrukční spánkové apnoe na expresi genu pro glycerol-3-fosfát dehydrogenázu 1“. Experimentální biologie a medicína. 235 (1): 52–6. doi:10,1258 / ebm.2009.009150. PMID 20404019. S2CID 207194967. Archivovány od originál dne 24. 7. 2011. Citováno 2011-05-16.
- ^ Bunoust O, Devin A, Avéret N, Camougrand N, Rigoulet M (únor 2005). „Konkurence elektronů o vstup do dýchacího řetězce: nový regulační mechanismus oxidačního metabolismu u Saccharomyces cerevisiae“. The Journal of Biological Chemistry. 280 (5): 3407–13. doi:10,1074 / jbc.M407746200. PMID 15557339.
- ^ Kota V, Dhople VM, Shivaji S (duben 2009). „Tyrosin fosfoproteom spermií křečka: role glycerol-3-fosfát dehydrogenázy 2 při kapacitaci spermií“. Proteomika. 9 (7): 1809–26. doi:10.1002 / pmic.200800519. PMID 19333995. S2CID 9248320.
- ^ Kumar S, Kalyanasundaram GT, Gummadi SN (únor 2011). „Diferenciální odezva katalázy, superoxiddismutázy a glycerol-3-fosfátdehydrogenázy na různé environmentální zátěže v Debaryomyces nepalensis NCYC 3413“. Současná mikrobiologie. 62 (2): 382–7. doi:10.1007 / s00284-010-9717-z. PMID 20644932. S2CID 41613712.
- ^ Xu SP, Mao XY, Ren FZ, Che HL (únor 2011). „Oslabující účinek kaseinového glykomakropeptidu na proliferaci, diferenciaci a akumulaci lipidů in vitro preadipocytů potkana Sprague-Dawley“. Journal of Dairy Science. 94 (2): 676–83. doi:10.3168 / jds.2010-3827. PMID 21257036.
- ^ Van Norstrand DW, Valdivia CR, Tester DJ, Ueda K, London B, Makielski JC, Ackerman MJ (listopad 2007). „Molekulární a funkční charakterizace nových mutací genu podobného glycerol-3-fosfát dehydrogenáze 1 (GPD1-L) při syndromu náhlé smrti dítěte“. Oběh. 116 (20): 2253–9. doi:10.1161 / CIRCULATIONAHA.107.704627. PMC 3332545. PMID 17967976.
- ^ Ferrannini E (říjen 2014). "Cíl metforminu u cukrovky typu 2". The New England Journal of Medicine. 371 (16): 1547–8. doi:10.1056 / NEJMcibr1409796. PMID 25317875.
- ^ Suresh S, Turley S, Opperdoes FR, Michels PA, Hol WG (květen 2000). „Potenciální cílový enzym pro trypanocidní léky odhalený krystalovou strukturou NAD-dependentní glycerol-3-fosfátdehydrogenázy z Leishmania mexicana“. Struktura. 8 (5): 541–52. doi:10.1016 / s0969-2126 (00) 00135-0. PMID 10801498.
- ^ White MR, Khan MM, Deredge D, Ross CR, Quintyn R, Zucconi BE, Wysocki VH, Wintrode PL, Wilson GM, Garcin ED (Jan 2015). „Mutace dimerního rozhraní v glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenáze reguluje jeho vazbu na RNA bohatou na AU“. The Journal of Biological Chemistry. 290 (3): 1770–85. doi:10.1074 / jbc.M114.618165. PMC 4340419. PMID 25451934.
Další čtení
- Baranowski T (1963). „α-glycerofosfát dehydrogenáza“. In Boyer PD, Lardy H, Myrbäck K (eds.). Enzymy (2. vyd.). New York: Academic Press. str. 85–96.
- Brosemer RW, Kuhn RW (květen 1969). "Srovnávací strukturální vlastnosti včel a králičích alfa-glycerofosfát dehydrogenáz". Biochemie. 8 (5): 2095–105. doi:10.1021 / bi00833a047. PMID 4307630.
- O'Brien SJ, MacIntyre RJ (říjen 1972). „Cyklus -glycerofosfát v Drosophila melanogaster. I. Biochemické a vývojové aspekty“. Biochemická genetika. 7 (2): 141–61. doi:10.1007 / BF00486085. PMID 4340553. S2CID 22009695.
- Warkentin DL, Fondy TP (červenec 1973). „Izolace a charakterizace cytoplazmatické L-glycerol-3-fosfátdehydrogenázy z králičí-ledvinové tukové tkáně a její srovnání s enzymem kosterního svalu“. European Journal of Biochemistry / FEBS. 36 (1): 97–109. doi:10.1111 / j.1432-1033.1973.tb02889.x. PMID 4200180.
- Albertyn J, van Tonder A, Prior BA (srpen 1992). „Čištění a charakterizace glycerol-3-fosfátdehydrogenázy Saccharomyces cerevisiae“. FEBS Dopisy. 308 (2): 130–2. doi:10.1016 / 0014-5793 (92) 81259-O. PMID 1499720. S2CID 39643279.
- Koekemoer TC, Litthauer D, Oelofsen W (červen 1995). „Izolace a charakterizace glycerol-3-fosfátdehydrogenázy v tukové tkáni“. International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 27 (6): 625–32. doi:10.1016 / 1357-2725 (95) 00012-E. PMID 7671141.
- Påhlman IL, Larsson C, Averét N, Bunoust O, Boubekeur S, Gustafsson L, Rigoulet M (srpen 2002). „Kinetická regulace mitochondriální glycerol-3-fosfátdehydrogenázy externí NADH dehydrogenázou v Saccharomyces cerevisiae“. The Journal of Biological Chemistry. 277 (31): 27991–5. doi:10,1074 / jbc.M204079200. PMID 12032156.
- Overkamp KM, Bakker BM, Kötter P, van Tuijl A, de Vries S, van Dijken JP, Pronk JT (květen 2000). „In vivo analýza mechanismů pro oxidaci cytosolického NADH Saccharomyces cerevisiae mitochondria“. Journal of Bacteriology. 182 (10): 2823–30. CiteSeerX 10.1.1.335.5313. doi:10.1128 / JB.182.10.2823-2830.2000. PMC 101991. PMID 10781551.
- Dawson AG, Cooney GJ (červenec 1978). "Rekonstrukce raketoplánu alfa-glycerolfosfátu pomocí mitochondrií ledvin krysy." FEBS Dopisy. 91 (2): 169–72. doi:10.1016/0014-5793(78)81164-8. PMID 210038.
- Opperdoes FR, Borst P, Bakker S, Leene W (červen 1977). „Lokalizace glycerol-3-fosfát oxidázy v mitochondrii a částicová glycerol-3-fosfát dehydrogenáza vázaná na NAD + v mikrobodách formy krevního řečiště k Trypanosoma brucei“. European Journal of Biochemistry / FEBS. 76 (1): 29–39. doi:10.1111 / j.1432-1033.1977.tb11567.x. PMID 142010.
- Eswaramoorthy S, Bonanno JB, Burley SK, Swaminathan S (červen 2006). "Mechanismus účinku monooxygenázy obsahující flavin". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 103 (26): 9832–7. doi:10.1073 / pnas.0602398103. PMC 1502539. PMID 16777962.
externí odkazy
- ekvivalentní položky:
- alphaGPDH v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)
- GPDH
- Termín GO databáze kvasinek: GPDH
