Malaattidehydrogenaasi

Malaattidehydrogenaasi on entsyymi, joka katalysoi sitruunahappokierron viimeistä vaihetta, joka on omenahapon reversiibeli hapetus oksaloetikkahapoksi. Malaattidehydrogenaasin EC-numero on EC 1.1.1.37 ja CAS-numero 9001-64-3.

Rakenne
Malaattidehydrogenaasista tunnetaan useita isoentsyymejä. Eukaryooteilla on vähintään kahta eri isoentsyymiä, toinen mitokondriossa ja toinen sytosolissa. Näiden tuotantoa ohjaavat kaksi eri geeniä, joilla todennäköisesti on yhteinen alkuperä. Mitokondriaalisten ja sytoplasmassa esiintyvien malaattidehydrogenaasien tertiäärirakenne on hyvin samanlainen, vaikka primäärirakenteessa on suuria eroavaisuuksia. Useimmilla entsyymin kofaktorina toimii NAD+ tai NADH, mutta kasvien kloroplastien malaattidehydrogenaasientsyymin kofaktorina on NADP+- tai NADH-molekyyli. Malaattidehydrogenaasi on kaikilla eliöillä kolmiulotteiselta rakenteeltaan hyvin samankaltainen. Se on dimeeri, joka koostuu kahdesta samanlaisesta yksiköstä. Kummassakin yksikössä on kaksi alayksikköä, jotka sisältävät sitoutumiskohdat kofaktorille ja substraatille.

Toiminta
Malaattidehydrogenaasi muistuttaa rakenteeltaan ja reaktiomekanismiltaan hyvin paljon laktaattidehydrogenaasia. Aktiivisen kohdan histidiini ja asparagiinihappo toimivat protonien luovuttajina ja vastaanottajina, ja arginiini lukitsee substraattina olevan karboksyylihapon aseman. Ensimmäisenä entsyymiin sitoutuu koentsyymi ja tämän jälkeen substraatti. Hapetusreaktiossa entsyymi käyttää kofaktorinaan NAD+-molekyyliä ja pelkistysreaktiota katalysoidessaan NADH-molekyyliä.

Malaattidehydrogenaasi on allosteerisesti säädelty entsyymi. Korkea omenahappokonsentraatio aktivoi entsyymiä, kun taas oksaloetikkahappopitoisuuden ollessa suuri se inhiboituu. Sitruunahappo estää oksaloetikkahapon pelkistymisen omenahapoksi. Sitruunahappo myös aktivoi entsyymiä, kun omenahappo- ja NAD-pitoisuudet ovat korkealla, mutta niiden ollessa matalat sitruunahappo estää malaattidehydrogenaasin toiminnan. Kloroplastien NADP-riippuvaisen malaattidehydrogenaasin toimintaa ohjaa myös valon määrä. Pimeässä entsyymi on inaktiivinen ja sisältää kysteiiniaminohappojen välisiä disulfidisiltoja. Auringon energian avulla tioredoksiini pelkistää disulfidisillat ja aktivoi entsyymin.

Mitokondrion malaattidehydrogenaasi on tärkeä osa sitruunahappokiertoa, ja sytosolin entsyymi on osa glukoneogeneesiä, jonka yksi välivaihe oksaloasetaatti on. Oksaloasetaatti ei voi kulkea mitokondrion kalvojen läpi, mutta omenahappo kykenee siihen. Mitokondriossa oksaloasetaatti pelkistetään NADH:n avulla omenahapoksi, joka kulkeutuu sytosoliin, missä malaattidehydrogenaasi hapettaa sen oksaloetikkahapoksi, joka voidaan käyttää edelleen glukoneogeneesissä.

Lähteet

Oksidoreduktaasit