Ossoglutarato deidrogenasi
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La ossoglutarato deidrogenasi (nota anche come α-chetoglutarato deidrogenasi) è un complesso enzimatico appartenente alla classe delle ossidoreduttasi, noto principalmente per il suo ruolo nel ciclo di Krebs. Similarmente alla piruvato deidrogenasi, è composto di tre polipeptidi (E1, E2 ed E3) che si servono, rispettivamente, dei coenzimi tiamina pirofosfato, acido lipoico e FAD.
La subunità E1 è detta 2-chetoglutarato deidrogenasi (numero EC 1.2.4.2[1]), la E2 diidrolipoamide-succiniltransferasi (numero EC 2.3.1.61[2])[3] e la E3 diidrolipoil deidrogenasi.
Sono state caratterizzate tre classi di complessi multienzimatici di questo tipo, una specifica per il piruvato, un'altra per il 2-ossoglutarato ed una per altri specifici α-chetoacidi contenenti una catena ramificata[4].
In Azotobacter vinelandii, la ossoglutarato deidrogenasi presenta una KM di 0,14 ± 0,04 mM ed una Vmax di 9 ± 3 µmol min−1 mg−1[5].
Vie metaboliche
[modifica | modifica wikitesto]L'enzima partecipa a tre diversi pathway metabolici.
- Il ciclo di Krebs (KEGG: MAP00020 Archiviato il 12 giugno 2020 in Internet Archive.)
- La degradazione della lisina (KEGG: MAP00310 Archiviato il 22 novembre 2020 in Internet Archive.)
- Il metabolismo del triptofano (KEGG: MAP00380 Archiviato il 21 novembre 2020 in Internet Archive.)
Ciclo di Krebs
[modifica | modifica wikitesto]La reazione catalizzata dall'enzima nel ciclo di Krebs è la seguente:
- α-chetoglutarato + NAD+ + CoA → Succinil CoA + CO2 + NADH
La reazione consta di tre passaggi: l'iniziale decarbossilazione dell'α-chetoglutarato, l'ossidazione ed il trasferimento conclusivo del gruppo CoA, che forma il prodotto finale (succinil CoA). L'energia libera di Gibbs per questa reazione è pari a -30 kJ mol−1.[6]
La ossoglutarato deidrogenasi è un punto chiave del sistema di regolazione del ciclo di Krebs. L'enzima è inibito dai prodotti di reazione (dal succinil CoA e dal NADH). Anche un'alta concentrazione di molecole ad alta energia (come ATP) può inibire l'attività dell'enzima.
Patologia
[modifica | modifica wikitesto]Nella malattia metabolica dell'aciduria combinata malonica e metilmalonica (CMAMMA) dovuta alla carenza di ACSF3, è compromessa la sintesi mitocondriale degli acidi grassi (mtFASII), che è la reazione precursore della biosintesi dell'acido lipoico[7][8]. Il risultato è un ridotto grado di lipoilazione di importanti enzimi mitocondriali, come il complesso dell'ossoglutarato deidrogenasi (OGDC)[8].
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ (EN) 1.2.4.2, in ExplorEnz — The Enzyme Database, IUBMB.
- ^ (EN) 2.3.1.61, in ExplorEnz — The Enzyme Database, IUBMB.
- ^ (EN) Knapp JE, Carroll D, Lawson JE, Ernst SR, Reed LJ, Hackert ML. Expression, purification, and structural analysis of the trimeric form of the catalytic domain of the Escherichia coli dihydroliponamide succinyltransferase. In: Protein Sci. 9, P. 37-48, 2000 Archiviato il 28 settembre 2007 in Internet Archive.
- ^ (EN) R. N. Perham: Swinging Arms and Swinging Domains in Multifunctional Enzymes: Catalytic Machines for Multistep Reaktions. In: Annu. Rev. Biochem. 69, S. 961-1004, 2000
- ^ V. Bunik, AH. Westphal; A. de Kok, Kinetic properties of the 2-oxoglutarate dehydrogenase complex from Azotobacter vinelandii evidence for the formation of a precatalytic complex with 2-oxoglutarate., in Eur J Biochem, vol. 267, n. 12, Jun 2000, pp. 3583-91, PMID 10848975.
- ^ RH Garret, CM Grisham, Principi di Biochimica, Padova, ed. PICCIN, 2004, p. 503, ISBN 88-299-1693-5.
- ^ (EN) Alina Levtova, Paula J. Waters e Daniela Buhas, Combined malonic and methylmalonic aciduria due to ACSF3 mutations: Benign clinical course in an unselected cohort, in Journal of Inherited Metabolic Disease, vol. 42, n. 1, 2019-01, pp. 107–116, DOI:10.1002/jimd.12032.
- ^ a b (EN) Zeinab Wehbe, Sidney Behringer e Khaled Alatibi, The emerging role of the mitochondrial fatty-acid synthase (mtFASII) in the regulation of energy metabolism, in Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids, vol. 1864, n. 11, 2019-11, pp. 1629–1643, DOI:10.1016/j.bbalip.2019.07.012.
Bibliografia
[modifica | modifica wikitesto]- Perham, R.N., Swinging arms and swinging domains in multifunctional enzymes: catalytic machines for multistep reactions, in Annu. Rev. Biochem., vol. 69, 2000, pp. 961–1004, Entrez PubMed 10966480.
- Sanadi, D.R., Littlefield, J.W. and Bock, R.M., Studies on α-ketoglutaric oxidase. II. Purification and properties, in J. Biol. Chem., vol. 197, 1952, pp. 851–862, Entrez PubMed 12981117.
- Ochoa, S., Enzymic mechanisms in the citric acid cycle, in Adv. Enzymol. Relat. Subj. Biochem., vol. 15, 1954, pp. 183–270, Entrez PubMed 13158180.
- Massey, V., The composition of the ketoglutarate dehydrogenase complex, in Biochim. Biophys. Acta, vol. 38, 1960, pp. 447–460.
