stringtranslate.com

Глицеринфосфатный челнок

Глицеринфосфатный челнок

Глицерол -3-фосфатный челнок — это механизм, используемый в скелетных мышцах и мозге [1] , который регенерирует NAD + из NADH , побочного продукта гликолиза . NADH — это восстановительный эквивалент , который хранит электроны, генерируемые в цитоплазме во время гликолиза. NADH должен быть транспортирован в митохондрии, чтобы войти в путь окислительного фосфорилирования . Однако внутренняя митохондриальная мембрана непроницаема для NADH и содержит только транспортную систему для NAD + . В зависимости от типа ткани для транспортировки электронов из цитоплазматического NADH в митохондрии используется либо глицерол-3-фосфатный челночный путь, либо малат-аспартатный челночный путь. [2]

Челнок состоит из двух белков, действующих последовательно. Цитоплазматическая глицерол-3-фосфатдегидрогеназа (cGPD) переносит электронную пару от NADH к дигидроксиацетонфосфату (DHAP), образуя глицерол-3-фосфат (G3P) и восстанавливая NAD + , необходимый для получения энергии посредством гликолиза. [3] Митохондриальная глицерол-3-фосфатдегидрогеназа (mGPD) затем катализирует окисление G3P с помощью FAD , восстанавливая DHAP в цитозоле и образуя FADH 2 в митохондриальном матриксе. [4] У млекопитающих ее активность в транспортировке восстановительных эквивалентов через митохондриальную мембрану является вторичной по отношению к челноку малат-аспартат.

История

Глицеролфосфатный челнок был впервые охарактеризован как основной путь митохондриального транспорта гидрида в летательных мышцах мясных мух . [5] [6] Первоначально считалось, что эта система будет неактивна у млекопитающих из-за преобладания активности лактатдегидрогеназы над глицерол-3-фосфатдегидрогеназой 1 (GPD1) [5] [7] до тех пор, пока высокая активность GPD1 и GPD2 не была продемонстрирована в бурой жировой ткани млекопитающих и ß-островках поджелудочной железы . [8] [9] [10] [11]

Реакция

В этом челноке фермент, называемый цитоплазматической глицерол-3-фосфатдегидрогеназой 1 (GPD1 или cGPD), превращает дигидроксиацетонфосфат (2) в глицерол-3-фосфат (1) путем окисления одной молекулы НАДН до НАД +, как в следующей реакции:

Глицерол-3-фосфат преобразуется обратно в дигидроксиацетонфосфат с помощью внутренней мембраносвязанной митохондриальной глицерол-3-фосфатдегидрогеназы 2 (GPD2 или mGPD), на этот раз восстанавливая одну молекулу связанного с ферментом флавинадениндинуклеотида (FAD) до FADH 2 . Затем FADH 2 восстанавливает кофермент Q (убихинон до убихинола), электроны которого вступают в окислительное фосфорилирование . [12] Эта реакция необратима. [13] Эти электроны обходят Комплекс I цепи переноса электронов , делая глицерол-3-фосфатный челнок менее энергетически эффективным по сравнению с окислением NADH Комплексом I. [14]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Бланко, Антонио; Бланко, Густаво (2017-01-01), Бланко, Антонио; Бланко, Густаво (ред.), "Глава 9 - Биологическое окисление: Биоэнергетика", Медицинская биохимия , Academic Press, стр. 177–204, doi :10.1016/b978-0-12-803550-4.00009-4, ISBN 978-0-12-803550-4, получено 2023-05-14
  2. ^ Бхагаван, Н. В. (2002-01-01), Бхагаван, Н. В. (ред.), «ГЛАВА 14 — Электронный транспорт и окислительное фосфорилирование», Медицинская биохимия (четвертое издание) , Сан-Диего: Academic Press, стр. 247–274, doi :10.1016/b978-012095440-7/50016-0, ISBN 978-0-12-095440-7, получено 2023-05-14
  3. ^ "GPD1 глицерол-3-фосфатдегидрогеназа 1 [Homo sapiens (человек)] – Ген – NCBI". www.ncbi.nlm.nih.gov . Получено 2021-05-03 .
  4. ^ "GPD2 глицерол-3-фосфатдегидрогеназа 2 [Homo sapiens (человек)] – Ген – NCBI". www.ncbi.nlm.nih.gov . Получено 2021-05-03 .
  5. ^ ab Estabrook RW, Sacktor B (октябрь 1958 г.). "альфа-глицерофосфатоксидаза митохондрий летательных мышц". Журнал биологической химии . 233 (4): 1014–9. doi : 10.1016/S0021-9258(18)64696-4 . PMID  13587533.
  6. ^ Sacktor B, Dick A (октябрь 1962 г.). «Пути транспорта водорода при окислении внемитохондриального восстановленного дифосфопиридинового нуклеотида в летательной мышце». Журнал биологической химии . 237 (10): 3259–63. doi : 10.1016/S0021-9258(18)50156-3 . PMID  13975951.
  7. ^ Боксер GE, Шонк CE (январь 1960). «Низкие уровни растворимой DPN-связанной альфа-глицерофосфатдегидрогеназы в опухолях». Cancer Research . 20 : 85–91. PMID  13803504.
  8. ^ Окава КИ, Фогт МТ, Фарбер Э (май 1969). «Необычно высокая активность митохондриальной альфа-глицерофосфатдегидрогеназы в бурой жировой ткани крыс». Журнал клеточной биологии . 41 (2): 441–9. doi :10.1083/jcb.41.2.441. PMC 2107766. PMID  5783866 . 
  9. ^ Houstek J, Cannon B, Lindberg O (1975). «Глицерол-3-фосфатный челнок и его функция в промежуточном метаболизме бурой жировой ткани хомяка». European Journal of Biochemistry . 54 (1): 11–18. doi : 10.1111/j.1432-1033.1975.tb04107.x . PMID  168075.
  10. ^ Ratner PL, Fisher M, Burkart D, Cook JR, Kozak LP (апрель 1981 г.). «Роль уровней мРНК и клеточной локализации в контроле экспрессии sn-глицерол-3-фосфатдегидрогеназы в тканях мыши». Журнал биологической химии . 256 (7): 3576–9. doi : 10.1016/S0021-9258(19)69647-X . PMID  6782104.
  11. ^ Koza RA, Kozak UC, Brown LJ, Leiter EH, MacDonald MJ, Kozak LP (декабрь 1996 г.). «Последовательность и тканезависимая экспрессия РНК мышиной FAD-связанной глицерол-3-фосфатдегидрогеназы». Архивы биохимии и биофизики . 336 (1): 97–104. doi :10.1006/abbi.1996.0536. PMID  8951039.
  12. ^ Страйер, Луберт; Берг, Джереми Марк; Тимочко, Джон Л. (2007). Биохимия. Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-8724-2. Архивировано из оригинала 2007-05-18.
  13. ^ Shen W, Wei Y, Dauk M и др. (февраль 2006 г.). «Участие глицерол-3-фосфатдегидрогеназы в модуляции соотношения NADH/NAD+ свидетельствует о наличии митохондриального глицерол-3-фосфатного челнока в Arabidopsis». Plant Cell . 18 (2): 422–41. doi :10.1105/tpc.105.039750. PMC 1356549 . PMID  16415206. 
  14. ^ Мрачек, Томаш; Драгота, Зденек; Хоуштек, Йозеф (01 марта 2013 г.). «Функция и роль митохондриальной глицерин-3-фосфатдегидрогеназы в тканях млекопитающих». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1827 (3): 401–410. дои : 10.1016/j.bbabio.2012.11.014 . ISSN  0005-2728. ПМИД  23220394.

Внешние ссылки