Transfer jabłczanowo-asparaginianowy

Ilustracja szlaku wahadłowego jabłczan-asparaginian

Wahadłowiec jabłczanowo-asparaginianowy (czasami po prostu wahadłowiec jabłczanowy ) to biochemiczny system do przemieszczania elektronów wytwarzanych podczas glikolizy przez półprzepuszczalną błonę wewnętrzną mitochondrium w celu fosforylacji oksydacyjnej u eukariotów . Te elektrony wchodzą do łańcucha transportu elektronów w mitochondriach poprzez równoważniki redukcji w celu wytworzenia ATP . System wahadłowy jest wymagany, ponieważ mitochondrialny wewnętrzna membrana jest nieprzepuszczalna dla NADH , podstawowego równoważnika redukującego łańcucha transportu elektronów. Aby temu zaradzić, jabłczan przenosi równoważniki redukujące przez błonę.

składniki

Wahadłowiec składa się z czterech części białkowych:

• dehydrogenazy jabłczanowej w macierzy mitochondrialnej i przestrzeni międzybłonowej.
• aminotransferazy asparaginianowej w macierzy mitochondrialnej i przestrzeni międzybłonowej.
• antyporter jabłczan-alfa-ketoglutaran w błonie wewnętrznej.
• antyporter glutaminianowo-asparaginianowy w błonie wewnętrznej.

Mechanizm

Głównym enzymem w czółenku jabłczanowo-asparaginianowym jest dehydrogenaza jabłczanowa. Dehydrogenaza jabłczanowa występuje w systemie wahadłowym w dwóch postaciach: mitochondrialnej dehydrogenazy jabłczanowej i cytozolowej dehydrogenazy jabłczanowej. Dwie dehydrogenazy jabłczanowe różnią się lokalizacją i strukturą oraz katalizują swoje reakcje w tym procesie w przeciwnych kierunkach.

Po pierwsze, w cytozolu dehydrogenaza jabłczanowa katalizuje reakcję szczawiooctanu i NADH w celu wytworzenia jabłczanu i NAD ⁺ . W tym procesie dwa elektrony wygenerowane z NADH i towarzyszący mu H ⁺ są przyłączane do szczawiooctanu, tworząc jabłczan.

Po utworzeniu jabłczanu pierwszy antyporter (jabłczan- alfa-ketoglutaran ) importuje jabłczan z cytozolu do macierzy mitochondrialnej, a także jednocześnie eksportuje alfa-ketoglutaran z macierzy do cytozolu. Po dotarciu jabłczanu do macierzy mitochondrialnej jest on przekształcany przez mitochondrialną dehydrogenazę jabłczanową w szczawiooctan, podczas którego NAD ⁺ jest redukowany dwoma elektronami, tworząc NADH. Szczawiooctan jest następnie przekształcany w asparaginian (ponieważ szczawiooctan nie może być transportowany do cytozolu) przez mitochondrialną aminotransferazę asparaginianową. Ponieważ asparaginian jest aminokwasem, do szczawiooctanu należy dodać rodnik aminowy. Dostarcza go glutaminian, który w procesie tym samym enzymem przekształca się w alfa-ketoglutaran.

Drugi antyporter ( antyporter glutaminianowo-asparaginianowy ) importuje glutaminian z cytosolu do matrix i eksportuje asparaginian z matrix do cytosolu. W cytozolu asparaginian jest przekształcany przez cytozolową aminotransferazę asparaginianową do szczawiooctanu.

Efekt netto wahadłowca jabłczanowo-asparaginianowego jest czysto redoks : NADH w cytozolu jest utleniany do NAD ⁺ , a NAD ⁺ w matrix jest redukowany do NADH. NAD ⁺ w cytosolu można następnie ponownie zredukować przez kolejną rundę glikolizy, a NADH w matrix można wykorzystać do przekazywania elektronów do łańcucha transportu elektronów, aby można było zsyntetyzować ATP.

Ponieważ wahadłowiec jabłczanowo-asparaginianowy regeneruje NADH wewnątrz macierzy mitochondrialnej, jest w stanie zmaksymalizować liczbę ATP wytwarzanych podczas glikolizy (3/NADH), co ostatecznie skutkuje zyskiem netto 38 cząsteczek ATP na cząsteczkę metabolizowanej glukozy. Porównaj to z transferem 3-fosforanu glicerolu , który redukuje FAD ⁺ do produkcji FADH ₂ , przekazuje elektrony do puli chinonów w łańcuchu transportu elektronów i jest w stanie wytworzyć tylko 2 ATP na NADH wytworzone podczas glikolizy (co ostatecznie daje zysk netto w wysokości 36 ATP na metabolizowaną glukozę). (Te liczby ATP są prechemiosmotyczne i powinny zostać zmniejszone w świetle pracy Mitchella i wielu innych . Każdy NADH wytwarza tylko 2,5 ATP, a każdy FADH ₂ wytwarza tylko 1,5 ATP. Dlatego ATP na glukozę powinno być zmniejszona do 32 z 38 i 30 z 36. Dodatkowy H ⁺ wymagany do wprowadzenia nieorganicznego fosforanu podczas fosforylacji oksydacyjnej również przyczynia się do liczb 30 i 32).

Rozporządzenie

Aktywność wahadłowca jabłczanowo-asparaginianowego jest modulowana przez metylację argininy dehydrogenazy jabłczanowej 1 (MDH1). N-metylotransferaza białkowa argininowa CARM1 metyluje i hamuje MDH1 poprzez zakłócanie jego dimeryzacji, która hamuje transfer jabłczanowo-asparaginianowy i hamuje oddychanie mitochondrialne komórek raka trzustki .

Interaktywna mapa szlaków

Kliknij geny, białka i metabolity poniżej, aby przejść do odpowiednich artykułów.

[[Plik:

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

[[ ]]

|alt=Glikoliza i glukoneogeneza edytuj ]]

Edycja glikolizy i glukoneogenezy

Zobacz też

• Transport fosforanu glicerolu
• Transfer mitochondrialny

•   Monty'ego Kriegera; Mateusz P. Scott; Matsudaira, Paul T.; Lodish, Harvey F.; Darnell, James E.; Lawrence Zipursky; Kaiser, Chris; Arnolda Berka (2003). Biologia komórki molekularnej, wydanie piąte . San Francisco: WH Freeman. ISBN 0-7167-4366-3 .