Czółenko jabłczanowo-asparaginianowe - Malate-aspartate shuttle

Ilustracja szlaku wahadłowego jabłczanu-asparaginianu

Transfer jabłczan-asparaginianu (czasami po prostu jabłczan transfer ) jest biochemiczne systemu przepuszczenie elektrony podczas glikolizy w poprzek półprzepuszczalnej wewnętrznej błony mitochondrium w fosforylacji oksydacyjnej , w komórkach eukariotycznych . Te elektrony wchodzą do łańcucha transportu elektronów w mitochondriach poprzez ekwiwalenty redukcji w celu wytworzenia ATP . System wahadłowy jest wymagany, ponieważ wewnętrzna błona mitochondrialna jest nieprzepuszczalna dla NADH , głównego redukującego odpowiednika łańcucha transportu elektronów. Aby temu zapobiec , jabłczan przenosi redukujące równoważniki przez błonę.

składniki

Czółenko składa się z czterech części białkowych:

• dehydrogenaza jabłczanowa w macierzy mitochondrialnej i przestrzeni międzybłonowej.
• aminotransferaza asparaginianowa w macierzy mitochondrialnej i przestrzeni międzybłonowej.
• jabłczan-alfa-ketoglutaran antyportowy w błonie wewnętrznej.
• antyport glutaminianowo-asparaginianowy w błonie wewnętrznej.

Mechanizm

Głównym enzymem w transporcie jabłczanowo-asparaginianowym jest dehydrogenaza jabłczanowa. Dehydrogenaza jabłczanowa występuje w dwóch formach w układzie wahadłowym: mitochondrialnej dehydrogenazy jabłczanowej i cytozolowej dehydrogenazy jabłczanowej. Dwie dehydrogenazy jabłczanowe są zróżnicowane pod względem położenia i struktury i katalizują w tym procesie swoje reakcje w przeciwnych kierunkach.

Po pierwsze, w cytozolu dehydrogenaza jabłczanowa katalizuje reakcję szczawiooctanu i NADH z wytworzeniem jabłczanu i NAD ⁺ . W tym procesie dwa elektrony generowane 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 i jednocześnie eksportuje alfa-ketoglutaran z macierzy do cytozolu. Gdy jabłczan dotrze do macierzy mitochondrialnej, jest przekształcany przez mitochondrialną dehydrogenazę jabłczanową w szczawiooctan, podczas którego NAD ⁺ jest redukowany za pomocą dwóch elektronów, 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 jest przekształcany w alfa-ketoglutaran przez ten sam enzym.

Drugi antyporter (antyporter glutaminianowo-asparaginianowy ) importuje glutaminian z cytozolu do macierzy i eksportuje asparaginian z macierzy do cytozolu. W cytozolu asparaginian jest przekształcany przez cytozolową aminotransferazę asparaginianową w szczawiooctan.

Efekt netto wahadłowca jabłczan-asparaginian jest czysto redoks : NADH w cytozolu jest utleniany do NAD ⁺ , a NAD ⁺ w macierzy jest redukowany do NADH. NAD ⁺ w cytozolu można następnie ponownie zredukować przez kolejną rundę glikolizy, a NADH w macierzy można wykorzystać do przekazania elektronów do łańcucha transportu elektronów, aby można było zsyntetyzować ATP.

Ponieważ czółenko jabłczanowo-asparaginianowe regeneruje NADH wewnątrz macierzy mitochondrialnej, jest w stanie zmaksymalizować liczbę ATP wytwarzanych podczas glikolizy (3 / NADH), co ostatecznie skutkuje wzrostem netto 38 cząsteczek ATP na cząsteczkę metabolizowanej glukozy. Porównaj to z wahadłowcem glicerolu 3-fosforanu , 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 wytworzony w glikolizie (ostatecznie w wyniku wzrost o 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. W związku z tym ATP na glukozę należy zmniejszyć do 32 z 38 i 30 z 36. Dodatkowy H ⁺ wymagany do wprowadzenia nieorganicznego fosforanu podczas fosforylacji oksydacyjnej przyczynia się również do liczby 30 i 32).

Rozporządzenie

Aktywność czółenka jabłczanowo-asparaginianowego jest modulowana przez metylację argininy dehydrogenazy jabłczanowej 1 (MDH1). Białko arginina N-metylotransferazy CARM1 metanolany i hamuje MDH1 przez zakłócenie jego dimeryzację, który tłumi jabłczan-asparaginianu transportowych i hamuje mitochondria oddychanie z trzustki, raka komórek.

Interaktywna mapa szlaków

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

[[Plik:

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

[[

]]

| {{{bSize}}} px | alt = Glikoliza i glukoneogeneza edytuj ]]

Glikoliza i glukoneogeneza edytuj

Zobacz też

• Transfer fosforanu glicerolu
• Transfer mitochondrialny

Bibliografia

• Monty Krieger; Matthew P Scott; Matsudaira, Paul T .; Lodish, Harvey F .; Darnell, James E .; Lawrence Zipursky; Kaiser, Chris; Arnold Berk. Molecular Cell Biology, wydanie piąte . San Francisco: WH Freeman. ISBN   0-7167-4366-3 .