Pyruvátdehydrogenáza (lipoamid) alfa 1 - Pyruvate dehydrogenase (lipoamide) alpha 1 - Wikipedia

PDHA1
Protein PDHA1 PDB 1ni4.png
Dostupné struktury
PDBHledání ortologu: PDBe RCSB
Identifikátory
AliasyPDHA1, PDHA, PDHCE1A, PHE1A, PDHAD, pyruvát dehydrogenáza (lipoamid) alfa 1, pyruvát dehydrogenáza alfa 1, podjednotka pyruvát dehydrogenáza E1 alfa 1, podjednotka pyruvát dehydrogenáza E1 alfa 1
Externí IDOMIM: 300502 MGI: 97532 HomoloGene: 121491 Genové karty: PDHA1
Umístění genu (člověk)
X chromozom (lidský)
Chr.X chromozom (lidský)[1]
X chromozom (lidský)
Genomic location for PDHA1
Genomic location for PDHA1
KapelaXp22.12Start19,343,893 bp[1]
Konec19,361,718 bp[1]
Exprese RNA vzor
PBB GE PDHA1 200979 at fs.png

PBB GE PDHA1 200980 s at fs.png
Další údaje o referenčních výrazech
Ortology
DruhČlověkMyš
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNA)

NM_000284
NM_001173454
NM_001173455
NM_001173456

NM_008810

RefSeq (protein)

NP_000275
NP_001166925
NP_001166926
NP_001166927

NP_032836

Místo (UCSC)Chr X: 19,34 - 19,36 MbChr X: 160,12 - 160,14 Mb
PubMed Vyhledávání[3][4]
Wikidata
Zobrazit / upravit člověkaZobrazit / upravit myš

Pyruvátdehydrogenáza E1 složka podjednotka alfa, somatická forma, mitochondriální je enzym že u lidí je kódován PDHA1 gen.Komplex pyruvátdehydrogenázy je nukleárně kódován mitochondriální maticový multienzymový komplex, který poskytuje primární spojení mezi glykolýza a trikarboxylová kyselina (TCA) cyklus katalyzováním nevratné přeměny pyruvát do acetyl-CoA. Komplex PDH se skládá z několika kopií 3 enzymů: E1 (PDHA1); dihydrolipoyl transacetyláza (DLAT ) (E2; EC 2.3.1.12); a dihydrolipoyl dehydrogenáza (DLD ) (E3; EC 1.8.1.4). Enzym E1 je heterotetramer 2 podjednotek alfa a 2 beta. Podjednotka E1-alfa obsahuje aktivní místo E1 a hraje klíčovou roli ve funkci komplexu PDH.[5]

Struktura

Gen PDHA1 má asi 17 kilobázových párů; obsahuje 11 exonů, které se pohybují od 61 do 174 párů bází, a introny, jehož velikosti se pohybují od 600 párů bází do 5,7 kilobázových párů. Všechna místa donoru a akceptoru sestřihu přítomná v genu odpovídají pravidlu sestřihu GT / AC. Sekvence DNA v místě iniciace transkripce je velmi bohatá na GC. Před místem s víčkem je přítomna sekvence podobná „boxu TATA“ a „CAAT. Existuje také několik sad opakování, sekvencí připomínajících Transkripční faktor Sp1 vazebné místo a dva tábor vazebná místa pro receptory před uzávěrem.[6]

Předběžný peptid kódovaný tímto genem byl 29 aminokyselin na samém začátku sekvence, které odpovídají typické mitochondriální cílené vedoucí sekvenci. Zbývajících 361 aminokyselin, počínaje N-koncem fenylalaninem, představuje zralý mitochondriální E1 alfa peptid.[7] Dva z těchto zralých proteinů PDHA se spojují se dvěma proteiny PDHB za vzniku heterotetramerní podjednotky E1. Krystalové struktury umožňovaly model, ve kterém enzym prochází 2-A kyvadlovým pohybem svých heterodimerů, aby provedl katalýzu.[8] Protein kódovaný lidským genem PDHA1 je součástí pyruvátdehydrogenáza multienzymový komplex. Celý lidský komplex má velikost 9,5 MDa a byl popsán jako 60-meric, což znamená, že existuje více než 60 komponent, které jsou sestaveny tak, aby vytvořil celý komplex. Tyto podjednotky jsou konzervovány u mnoha druhů, protože funkce tohoto komplexu je pro generaci nezbytná ATP pro všechny eukaryoty.[9] Každá složka je zodpovědná za katalýzu jednoho kroku v této cestě; tento komplex existuje za účelem směrování meziproduktů každé reakce na další enzym, čímž výrazně zvyšuje rychlost reakce.[10]

Funkce

The pyruvátdehydrogenáza komplex je zodpovědný za oxidativní dekarboxylaci pyruvát, přičemž konečný produkt je Acetyl CoA. Celkově komplex katalyzuje pět reakcí, přičemž celková reakce je:

Pyruvát + CoA + NAD+ → acetyl-CoA + CO2

V 5 krocích, které tento komplex provádí, jsou vyžadovány tři různé koenzymy: thiamin pyrofosfát (TPP), lipoamid, a koenzym A. Tento krok je pouze jednou z centrálních metabolických cest prováděných eukaryoty, ve kterých je oxidována glukóza za vzniku oxidu uhličitého, vody a ATP. Komplex E1 specificky používá kofaktor TPP ke štěpení vazby Calpha-C (= O) pyruvátu a poté k přenosu acetylové skupiny na koenzym TPP, což vede k meziproduktu, hydroxylethyl-Tpp * E1 a produkci CO2. Thiazoliový kruh na TPP je ideální pro přidání k karbonylovým skupinám a působí jako jímka elektronů, nebo skupina, která může vytáhnout elektrony z reakce a stabilizovat elektronově nedostatečný meziprodukt.[10]

Nařízení

Aktivita komplexu PDH v tkáních savců je do značné míry určena fosforylace určitých podjednotek v komplexu. Absolutní částky specifické pro daný web kinázy a fosfáty vyjádřené v mitochondriích přímo ovlivňují aktivitu PDH.[11] Specificky, tyrosinový zbytek, Tyr-301, může být fosforylován na PDHA1, a proto inhibuje jeho aktivitu; to se provádí blokováním vazby pyruvátu na substrát. Tato fosforylace je v tandemu s fosforylací zbytku Ser-293.[12] Fosforylace jiného místa, Ser-264, může regulovat funkci. Fosforylovaný serinový zbytek v této poloze brání TPP v uspořádání dvou smyček v El, které obsahují tři fosforylační místa. Porucha je přímým důsledkem stérického střetu mezi novou fosfátovou skupinou na Ser-264 a dalším serinem, Ser-266, který destabilizuje síť vodíkových vazeb, která udržuje smyčky na místě. Celkově tato porucha vede k inaktivaci katalytického aparátu.[13]

Komplex PDH lze regulovat za různých podmínek. Ukázalo se, že podjednotka PDHA1 je regulována volnými mastnými kyselinami během cvičení. Přítomnost volných mastných kyselin zvyšuje hladinu fosforylace, a tím snižuje aktivitu PDH. Během cvičení jsou však tyto účinky potlačeny a v buňkách je mnohem vyšší hladina defosforylovaného PDHA1.[14] V určitých svalech, jako jsou tricepsy, se zdá, že profil metabolických enzymů přímo ovlivňuje hladinu aktivity PDH, což může vést k vyšším hladinám laktátu ve svalech s těmito vlastnostmi.[15]

Klinický význam

Je známo, že mutace v genu PDHA1 způsobují jednu formu nedostatek pyruvátdehydrogenázy. Nedostatek pyruvátdehydrogenázy je charakterizován hromaděním chemické látky zvané kyselina mléčná v těle a řadou neurologických problémů. Známky a příznaky tohoto stavu se obvykle poprvé objevují krátce po narození a mohou se u postižených jedinců značně lišit. Nejběžnějším rysem je potenciálně život ohrožující nahromadění kyseliny mléčné (laktátová acidóza), které může způsobit nevolnost, zvracení, závažné problémy s dýcháním a abnormální srdeční rytmus. Lidé s nedostatkem pyruvátdehydrogenázy mají obvykle také neurologické problémy. Většina z nich má opožděný vývoj mentálních schopností a motorických schopností, jako je sedění a chůze. Mezi další neurologické problémy patří mentální postižení, záchvaty, slabý svalový tonus (hypotonie), špatná koordinace a potíže s chůzí. Někteří postižení jedinci mají abnormální mozkové struktury, jako je nedostatečný vývoj tkáně spojující levou a pravou polovinu mozku (corpus callosum), plýtvání (atrofie) vnější části mozku známé jako mozková kůra nebo místa poškození tkáně (léze) na některých částech mozku. Kvůli závažným účinkům na zdraví mnoho jedinců s nedostatkem pyruvátdehydrogenázy nepřežije minulé dětství, i když někteří mohou žít v dospívání nebo dospělosti.[5] Většina případů je výsledkem mutací v tomto genu a bylo identifikováno bezpočet typů mutací. Mutace v tomto genu sahají od missense mutací, ve kterých je substituován jeden nukleotid, až po mnohem větší delece mnoha párů nukleotidových bází.[16][17][18]

Zatímco většina klinických projevů je homogenní s obecným onemocněním, byly identifikovány některé případy, kdy došlo k fokální dilataci pravé boční komory s unilaterální periventrikulární leukomalací (PVL) se subependymální cystou.[19]

U žen může být tento nedostatek mnohem těžší odhalit. Je to proto, že existuje šance, že ve fibroblastech bude provedeno zkosené měření inaktivačního vzorce enzymu X, což znamená, že měření aktivity enzymu nemusí být zcela přesné. Protože klinický obraz této poruchy se silně překrývá s nedostatky v oxidační fosforylaci, doporučuje se provést podrobnou biochemickou analýzu svalové biopsie u žen s podezřením na nedostatek pyruvátdehydrogenázy, následovanou molekulárně genetickou analýzou genu PDHA1.[20]

Interaktivní mapa cest

Kliknutím na geny, proteiny a metabolity níže můžete odkazovat na příslušné články.[§ 1]

[[Soubor:
Glykolýza Glukoneogeneze_WP534přejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejděte na WikiPathwayspřejít na článekjdi do Entrezepřejít na článek
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
Glykolýza Glukoneogeneze_WP534přejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejít na článekpřejděte na WikiPathwayspřejít na článekjdi do Entrezepřejít na článek
| {{{bSize}}} px | alt = Glykolýza a glukoneogeneze Upravit ]]
Glykolýza a glukoneogeneze Upravit
  1. ^ Interaktivní mapu cest lze upravit na WikiPathways: „GlycolysisGluconeogenesis_WP534“.

Reference

  1. ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000131828 - Ensembl, Květen 2017
  2. ^ A b C GRCm38: Vydání souboru 89: ENSMUSG00000031299 - Ensembl, Květen 2017
  3. ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  4. ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  5. ^ A b „Entrez Gene: PDHA1 pyruvát dehydrogenáza (lipoamid) alfa 1“.
  6. ^ Maragos C, Hutchison WM, Hayasaka K, Brown GK, Dahl HH (červenec 1989). "Strukturální organizace genu pro E1 alfa podjednotku komplexu lidské pyruvátdehydrogenázy". The Journal of Biological Chemistry. 264 (21): 12294–8. PMID  2745444.
  7. ^ Ho L, Wexler ID, Liu TC, Thekkumkara TJ, Patel MS (červenec 1989). „Charakterizace cDNA kódujících alfa podjednotku lidské pyruvátdehydrogenázy“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 86 (14): 5330–4. doi:10.1073 / pnas.86.14.5330. PMC  297615. PMID  2748588.
  8. ^ Ciszak EM, Korotchkina LG, Dominiak PM, Sidhu S, Patel MS (červen 2003). „Strukturální základ pro klopný účinek thiamin-pyrofosfát-závislých enzymů odhalený lidskou pyruvátdehydrogenázou“. The Journal of Biological Chemistry. 278 (23): 21240–6. doi:10,1074 / jbc.M300339200. PMID  12651851.
  9. ^ Hiromasa Y, Fujisawa T, Aso Y, Roche TE (únor 2004). „Organizace jader savčího komplexu pyruvátdehydrogenázy tvořeného E2 a E2 plus protein vázající E3 a jejich schopnosti vázat složky E1 a E3“. The Journal of Biological Chemistry. 279 (8): 6921–33. doi:10,1074 / jbc.M308172200. PMID  14638692.
  10. ^ A b Voet DJ, Voet JG, Pratt CW (2010). „Kapitola 17, Cyklus kyseliny citronové“. Principy biochemie (4. vydání). Wiley. p. 550. ISBN  978-0-470-23396-2.
  11. ^ Kolobova E, Tuganova A, Boulatnikov I, Popov KM (srpen 2001). „Regulace aktivity pyruvátdehydrogenázy prostřednictvím fosforylace na více místech“. The Biochemical Journal. 358 (Pt 1): 69–77. doi:10.1042/0264-6021:3580069. PMC  1222033. PMID  11485553.
  12. ^ Fan J, Kang HB, Shan C, Elf S, Lin R, Xie J, Gu TL, Aguiar M, Lonning S, Chung TW, Arellano M, Khoury HJ, Shin DM, Khuri FR, Boggon TJ, Kang S, Chen J (Září 2014). „Fosforylace Tyr-301 inhibuje pyruvátdehydrogenázu blokováním vazby substrátu a podporuje Warburgův efekt“. The Journal of Biological Chemistry. 289 (38): 26533–41. doi:10,1074 / jbc.M114,593970. PMC  4176253. PMID  25104357.
  13. ^ Kato M, Wynn RM, Chuang JL, Tso SC, Machius M, Li J, Chuang DT (prosinec 2008). „Strukturální základ pro inaktivaci komplexu lidské pyruvátdehydrogenázy fosforylací: role neuspořádaných fosforylačních smyček“. Struktura. 16 (12): 1849–59. doi:10.1016 / j.str.2008.10.010. PMC  2849990. PMID  19081061.
  14. ^ Pilegaard H, Birk JB, Sacchetti M, Mourtzakis M, Hardie DG, Stewart G, Neufer PD, Saltin B, van Hall G, Wojtaszewski JF (listopad 2006). „PDH-E1alfa defosforylace a aktivace v lidském kosterním svalu během cvičení: účinek intralipidové infuze“. Cukrovka. 55 (11): 3020–7. doi:10.2337 / db06-0152. PMID  17065338.
  15. ^ Kiilerich K, Birk JB, Damsgaard R, Wojtaszewski JF, Pilegaard H (leden 2008). "Regulace PDH ve svalech lidské paže a nohou v klidu a při intenzivním cvičení". American Journal of Physiology. Endokrinologie a metabolismus. 294 (1): E36–42. doi:10.1152 / ajpendo.00352.2007. PMID  17957032.
  16. ^ Giribaldi G, Doria-Lamba L, Biancheri R, Severino M, Rossi A, Santorelli FM, Schiaffino C, Caruso U, Piemonte F, Bruno C (květen 2012). „Občasný relapsující deficit komplexu pyruvát-dehydrogenázy: případ s klinickou, biochemickou a neuroradiologickou reverzibilitou“. Vývojová medicína a dětská neurologie. 54 (5): 472–6. doi:10.1111 / j.1469-8749.2011.04151.x. PMID  22142326.
  17. ^ Magner M, Vinšová K, Tesařová M, Hájková Z, Hansíková H, Wenchich L, Ješina P, Smolka V, Adam T, Vaněčková M, Zeman J, Honzík T (2011). „Dva pacienti s klinicky odlišnou manifestací deficitu pyruvátdehydrogenázy v důsledku mutací genu PDHA1“. Pražská lékařská zpráva. 112 (1): 18–28. PMID  21470495.
  18. ^ Imbard A, Boutron A, Vequaud C, Zater M, de Lonlay P, de Baulny HO, Barnerias C, Miné M, Marsac C, Saudubray JM, Brivet M (prosinec 2011). "Molekulární charakterizace 82 pacientů s nedostatkem komplexu pyruvátdehydrogenázy. Strukturální důsledky nových substitucí aminokyselin v proteinu E1". Molekulární genetika a metabolismus. 104 (4): 507–16. doi:10.1016 / j.ymgme.2011.08.008. PMID  21914562.
  19. ^ Sharma R, Sharrard MJ, Connolly DJ, Mordekar SR (květen 2012). „Jednostranná periventrikulární leukomalacie ve spojení s nedostatkem pyruvátdehydrogenázy“. Vývojová medicína a dětská neurologie. 54 (5): 469–71. doi:10.1111 / j.1469-8749.2011.04108.x. PMID  21895644.
  20. ^ Willemsen M, Rodenburg RJ, Teszas A, van den Heuvel L, Kosztolanyi G, Morava E (červen 2006). "Ženy s mutacemi genu PDHA1: diagnostická výzva". Mitochondrie. 6 (3): 155–9. doi:10.1016 / j.mito.2006.03.001. PMID  16713755.

Další čtení