Reakcje anaplerotyczne

Reakcje anaplerotyczne , termin ukuty przez Hansa Kornberga i wywodzący się z greckiego ἀνά = „w górę” i πληρόω = „wypełniać”, to reakcje chemiczne , które tworzą półprodukty szlaku metabolicznego . Przykłady takich można znaleźć w cyklu kwasu cytrynowego (cykl TCA). W normalnej funkcji tego cyklu oddychania, stężenia związków pośrednich TCA pozostają stałe; jednak wiele reakcji biosyntetycznych również wykorzystuje te cząsteczki jako substrat. Anapleroza to akt uzupełniania półproduktów cyklu TCA , które zostały wyekstrahowane do biosyntezy (w tak zwanych reakcjach anaplerotycznych ).

Cykl TCA jest centrum metabolizmu, mającym centralne znaczenie zarówno w produkcji energii, jak i biosyntezie. Dlatego tak ważna jest dla komórki regulacja stężenia metabolitów cyklu TCA w mitochondriach. Strumień anaplerotyczny musi równoważyć strumień kataplerotyczny, aby zachować homeostazę metabolizmu komórkowego.

Reakcje metabolizmu anaplerotycznego

Istnieje pięć głównych reakcji sklasyfikowanych jako anaplerotyczne i szacuje się, że produkcja szczawiooctanu z pirogronianu ma największe znaczenie fizjologiczne.

Z	Do	Reakcja	Notatki
pirogronian	szczawiooctan	pirogronian + HCO 3 - + ATP ${\ Displaystyle \ longrightarrow}$ szczawiooctan + ADP + P ja + H 2 O	Ta reakcja jest katalizowana przez karboksylazę pirogronianową , enzym aktywowany przez acetylo-CoA , co wskazuje na brak szczawiooctanu . Występuje w mitochondriach zwierząt . Najważniejsza reakcja anaplerotyczna; w zależności od ciężkości niedobór powoduje kwasicę mleczanową, ciężkie upośledzenie psychomotoryczne lub śmierć w okresie niemowlęcym [1] Pirogronian można również przekształcić w L-jabłczan , inny produkt pośredni, w podobny sposób.
asparaginian	szczawiooctan	-	Jest to odwracalna reakcja, w wyniku której powstaje szczawiooctan z asparaginianu w reakcji transaminacji za pośrednictwem transaminazy asparaginianowej .
glutaminian	α- ketoglutaran	glutaminian + NAD + + H. 2 O ${\ Displaystyle \ longrightarrow}$ NH 4 + + α-ketoglutaran + NADH + H + .	Ta reakcja jest katalizowana przez dehydrogenazę glutaminianową .
β-utlenianie kwasów tłuszczowych	sukcynylo-CoA	-	Podczas utleniania nieparzystołańcuchowych kwasów tłuszczowych powstaje jedna cząsteczka sukcynylo-CoA na kwas tłuszczowy. Ostatnim enzymem jest mutaza metylomalonylo-CoA . Triheptanoina (tłuszcz z trzema heptanowymi (C7:0) kwasami tłuszczowymi) może być stosowana w leczeniu niedoboru karboksylazy pirogronianowej
adenylobursztynian	fumaran	adenylobursztynian ${\ Displaystyle \ longrightarrow}$ AMP + fumaran	Reakcja ta jest katalizowana przez liazę adenylobursztynianową i zachodzi w syntezie puryn i cyklu nukleotydów purynowych . Wada tego enzymu [2] powoduje opóźnienie psychoruchowe.

Jabłczan jest tworzony przez karboksylazę PEP i dehydrogenazę jabłczanową w cytozolu . Jabłczan w macierzy mitochondrialnej może być użyty do wytworzenia pirogronianu (katalizowanego przez enzym jabłkowy ) lub kwasu szczawiooctowego , z których oba mogą wejść w cykl kwasu cytrynowego .

Glutamina może być również stosowana do produkcji szczawiooctanu podczas reakcji anaplerotycznych w różnych typach komórek poprzez „glutaminolizę”, którą obserwuje się również w wielu komórkach transformowanych c-Myc. Enzymy anaplerotyczne pośredniczą w alternatywnym szlaku insuliny , wspomagając wytwarzanie cytozolowych cząsteczek sygnałowych. Komórki β trzustki , które regulują poziom glukozy we krwi poprzez wydzielanie insuliny, zawierają duże ilości karboksylazy pirogronianowej. Stwierdzono zmniejszenie wydzielania insuliny i aktywności anaplerotycznej w komórkach β, które nie mają czynnika indukującego niedotlenienie -1 beta

Choroby metabolizmu anaplerotycznego

Niedobór karboksylazy pirogronianowej jest dziedzicznym zaburzeniem metabolicznym, w którym anapleroza jest znacznie zmniejszona. W leczeniu tego zaburzenia można stosować inne substraty anaplerotyczne, takie jak triheptanoina triglicerydowa zawierająca nieparzysty węgiel .