Malato deshidroxenase

Para outros encimas co nome malato deshidroxenase ver malato deshidroxenase (homónimos).
A malato deshidroxenase (número EC: 1.1.1.37) (MDH) é un encima que cataliza a oxidación reversible do malato para dar oxalacetato reducindo á vez o coencima NAD+ a NADH. Esta reacción forma parte de moitas vías metabólicas, entre as que salienta o ciclo do ácido cítrico ou de Krebs. (O malato pode ser oxidado por outras malato deshidroxenases distintas con outros nomes e números EC).

A malato deshidroxenase está tamén implicada en proporcionar moléculas para a gliconeoxénese, que é a síntese de glicosa a partir de pequenas moléculas. Na mitocondria o piruvato é transformado pola piruvato carboxilase en oxalacetato, un intermediato do ciclo do ácido cítrico. Para exportar este oxalacetato fóra da mitocondria, a malato deshidroxenase mitocondrial redúceo a malato, e este pode atravesar a membrana mitocondrial interna e pasar ao espazo intermembrana e citosol. Unha vez alí, o malato oxídase de novo a oxalacetato pola malato deshidroxenase citosólica. Finalmente, a fosfoenolpiruvato carboxiquinase (PEPCK) converte o oxalacetato en fosfoenolpiruvato (PEP), que entra na gliconeoxénese.

 Isoencimas 

A malato deshidroxenase ten varios isoencimas. Hai dúas isoformas principais deste encima nas células eucarióticas. Unha encóntrase na matriz mitocondrial, e participa como un encima chave no ciclo do ácido cítrico, onde cataliza a oxidación do malato. A outra isoforma encóntrase no citoplasma, intervén na lanzadeira do malato-aspartato intercambiando equivalentes de redución para que o malato poida pasar a través da membrana mitocondrial para que sexa transformado en oxalacetato en procesos celulares ulteriores.

Os humanos e a maioría dos outros animais expresan as dúas malato deshidroxenases seguintes:

 Evolución e Estrutura 

Na maioría dos organismos, a malato deshidroxenase é unha molécula homodímera e ten unha estrutura moi relacionada coa da lactato deshidroxenase. É unha proteína grande cuxas subunidades pesan entre 30 e 35 kDa. Baseándose nas secuencias de aminoácidos, parece que a malato deshidroxenase diverxeu evolutivamente en dous grupos filoxenéticos principais que lembran moito os isoencimas mitocondrial e citoplásmico/cloroplástico. Como a identidade de secuencia da malato deshidroxenase da mitocondria está máis estreitamente relacionada coa dos seus antepasados procarióticos que coa do isoencima citoplásmico, isto apoia a teoría endosimbiótica sobre a orixe de mitocondrias e cloroplastos. As secuencias de aminoácidos das malato deshidroxenases de arqueas son máis similares ás das lactato deshidroxenases que ás das malato deshidroxenases doutros organismos. Isto indica que hai unha posible ligazón evolutiva entre a lactato deshidroxenase e a malato deshidroxenase.

Cada subunidade do dímero da malato deshidroxenase ten dous dominios distintos que varían en estrutura e funcionalidade. A estrutura do dominio consta dunha folla β paralela, e o sitio de unión do NAD+ central ten catro follas β e hélices α. As subunidades mantéñense xuntas polo establecemento de gran cantidade de enlaces de hidróxeno e interaccións hidrofóbicas.

 Mecanismo e actividade 

O sitio activo da malato deshidroxenase é unha cavidade hidrofóbica do complexo proteico que ten sitios de unión específicos para o substrato e o seu coencima, NAD+. No seu estado activo, a malato deshidroxenase sofre un cambio conformacional que encerra o substrato para minimizar a exposición aos solventes e colocar os residuos chave en estreita proximidade co substrato. Os tres residuos en particular, que forman unha tríade catalítica, son unha histidina (His-195), un aspartato (Asp-168), que funcionan xuntos como un sistema de transferencia de protóns, e tres arxininas (Arg-102, Arg-109, Arg-171), que sosteñen o substrato. Os estudos cinéticos mostran que a actividade encimática da malato deshidroxenase é ordenada. A NAD+/NADH únese primeiro, antes que o substrato.

miniatura|esquerda|500px| Sitio activo da malato deshidroxenase. O malato con fondo rosa, unido ao NAD (abaixo) e aos aminoácidos do centro activo.

 Regulación alostérica 

Como a malato deshidroxenase está estreitamente asociada ao ciclo do ácido cítrico, a súa regulación é moi dependente dos produtos do ciclo do ácido cítrico. As concentracións altas de malato estimulan a actividade da malato deshidroxenase, e as concentracións altas de oxalacetato inhiben o encima. O citrato pode tanto activar alostericamente o encima coma inhibilo, dependendo da concentración doutras moléculas no medio. Inhibe a oxidación do malato cando hai baixos niveis de malato e NAD+. Pero en presenza de altos niveis de malato e NAD+, o citrato pode estimular a produción de oxalacetato. Crese que o encima ten un sitio alostérico regulador ao que se une o citrato, o cal inclina a reacción nun sentido ou noutro.

 Notas 





 Véxase tamén 
 Ligazóns externas 

 MeSH name Malate+dehydrogenase

Categoría:Oxidorredutases
Categoría:Ciclo do ácido cítrico