Анаплеротические реакции - Anaplerotic reactions

Анаплеротические реакции (от греч. ἀνά = 'вверх' и πληρόω = 'заполнить') химические реакции которые образуют промежуточные звенья метаболический путь. Примеры таких можно найти в цикл лимонной кислоты (Цикл TCA). При нормальном функционировании этого цикла дыхания концентрации промежуточных продуктов TCA остаются постоянными; однако во многих биосинтетических реакциях эти молекулы также используются в качестве субстрата. Анаплероз - это акт пополнения промежуточных звеньев цикла TCA которые были извлечены для биосинтеза (в так называемых анаплеротические реакции).

Цикл TCA является центром метаболизма, имеющим центральное значение как в производстве энергии, так и в биосинтезе. Следовательно, для клетки критически важно регулировать концентрацию метаболитов цикла TCA в митохондриях. Анаплеротический поток должен уравновешивать катаплеротический поток, чтобы сохранить гомеостаз клеточного метаболизма.[1]

Реакции анаплеротического обмена веществ

Существует 5 основных реакций, классифицируемых как анаплеротические, и считается, что образование оксалоацетата из пирувата имеет наиболее физиологическое значение.

ИзКРеакцияПримечания
Пируватоксалоацетатпируват + HCO3− + АТФ оксалоацетат + ADP + Pя + H2ОЭта реакция катализируется пируваткарбоксилаза, фермент активирован ацетил-КоА, что указывает на отсутствие оксалоацетат. Встречается у животных митохондрии. Наиболее важная анаплеротическая реакция; в зависимости от степени тяжести дефицит вызывает лактоацидоз, тяжелую психомоторную недостаточность или смерть в младенчестве [1]

Пируват также можно преобразовать в L-малат, другое промежуточное звено, аналогичным образом.

Аспартатоксалоацетат-Это обратимая реакция образования оксалоацетата из аспартат в трансаминирование реакция через аспартат трансаминаза.
Глутаматα-кетоглутаратглутамат + НАД+ + H2О NH4+ + α-кетоглутарат + НАДН + Н+.Эта реакция катализируется глутамат-дегидрогеназа.
β-окисление из жирные кислотысукцинил-КоА-Когда нечетная цепочка жирные кислоты окисляются, на одну жирную кислоту образуется одна молекула сукцинил-КоА. Последний фермент метилмалонил-КоА мутаза. Тригептаноин (жир с тремя гептановыми (C7: 0) жирными кислотами) может использоваться для лечения дефицита пируваткарбоксилазы
аденилосукцинатфумаратаденилосукцинат AMP + фумаратЭта реакция катализируется аденилосукцинатлиаза и происходит в пуриновом синтезе и пуриновом нуклеотидном цикле. Дефект этого фермента [2] вызывает задержку психомоторного развития.

В малат создан Карбоксилаза PEP и малатдегидрогеназа в цитозоль. Малат, в митохондриальный матрикс, можно использовать для создания пируват (катализируется яблочный фермент ) или же щавелевоуксусная кислота, оба из которых могут войти в цикл лимонной кислоты.

Глутамин также может быть использован для производства оксалоацетата во время анаплеротических реакций в различных типах клеток посредством «глутаминолиза», который также наблюдается во многих клетках, трансформированных c-Myc.[2]

Заболевания анаплеротического обмена

Дефицит пируваткарбоксилазы наследственное нарушение обмена веществ, при котором анаплероз значительно снижается. Другие анаплеротические субстраты, такие как триглицерид, содержащий нечетный углерод. тригептаноин можно использовать для лечения этого расстройства.[3]

Рекомендации

  1. ^ Оуэн О, Калхан С., Хэнсон Р. (2002). «Ключевая роль анаплероза и катаплероза для функции цикла лимонной кислоты». J. Biol. Chem. 277 (34): 30409–12. Дои:10.1074 / jbc.R200006200. PMID  12087111.
  2. ^ ДеБерардинис и др. Биология рака: метаболическое перепрограммирование способствует росту и пролиферации клеток. Cell Metabolism 7, январь 2008 г.
  3. ^ Habarou F, Brassier A, Rio M, Chrétien D, Monnot S, Barbier V, Barouki R, Bonnefont JP, Boddaert N, Chadefaux-Vekemans B, Le Moyec L, Bastin J, Ottolenghi C, de Lonlay P (2015). «Дефицит пируваткарбоксилазы: недооцененная причина лактоацидоза». Мол Генет Метаб Реп. 2: 25–31. Дои:10.1016 / j.ymgmr.2014.11.001. ЧВК  5471145. PMID  28649521.