פירובט דהידרוגנאז

פירובט דהידרוגנאז (באנגלית: Pyruvate dehydrogenase complex; PDC) הוא קומפלקס אנזימטי בעל שלושה אנזימים, וגם שמו של האנזים הראשון בקומפלקס (תת יחידה E1), המזרז ריאקציה בין פירובט לקואנזים A, שבמהלכה משתחרר אחד הפחמנים של הפירובט כפחמן דו-חמצני, והשארית של הפירובט מתחברת בקשר תיו-אסטרי עתיר אנרגיה לקואנזים A ליצירת אצטיל-קואנזים A. במהלך הריאקציה מחוזרת מולקולה אחת של +NAD לצורתה המחוזרת NADH ומשתחרר יון מימן +H לתמיסה.

קומפלקס אנזימטי זה מקשר בין תהליך הגליקוליזה לבין מעגל קרבס בתהליך הזרחון החמצוני שבנשימה התאית. לאחר שהפירובט נכנס למיטוכונדריה דרך חלבון מסוג 'נשא פירובט מיטוכונדריאלי' (Mitochondrial pyruvate carrier), הוא עובר ב-PDC, אשר מזרז תגובה כימית שתוצרה העיקרי הוא אצטיל קואנזים A. תוצר זה הוא המגיב הראשון במעגל קרבס.
ממוזער|254x254px|הראקציה המזורזת על ידי קומפלקס פירובט דהידרוגנז.|ללא

תתי יחידות הקומפלקס
הקומפלקס פירובט דהידרוגנאז בנוי מ-60 תתי יחידות, של שלושה אנזימים E1, E2, E3. 

 E1, האנזים פירובט דהידרוגנאז מזרז הסרה של פחמן מפירובט, הנפלט לתמיסה כפחמן דו-חמצני, בד בבד עם חמצון של קבוצת הידרוקסיל (OH) הנותרת על המולקולה לקרבוניל, כך שנוצר אצטיל. אנזים זה הוא דימר, הבנוי משתי תתי יחידות זהות או שונות (ב-Escherichia coli, שתי תתי היחידות זהות). האנזים משתמש ביון מגנזיום, המבצע ארבע קשרים קואורדינטיבים. שלושה מהקשרים הם עם שיירי חומצות אמינו פולאריות (Asp, Asn, and Tyr) והרביעי הוא עם הקבוצה הפרוסטטית תיאמין-פירופוספט (TPP; ויטמין B1 המחובר לשתי מולקולות זרחה). קבוצה פרוסטטית זו מעורבת באופן ישיר בביצוע הסרת הפחמן מהפירובט בריאקציה אותה מזרז הקומפלקס, ומתקשרת קוולנטית לאצטיל שנשאר מהפירובט  במהלך הריאקציה. בסוף הריאקציה האצטיל מועבר לאנזים E2, וה-TPP חוזר למצבו המקורי.
 ממוזער|חומצה ליפואית במצבה המחומצןE2, האנזים דיהידרוליפויל טרנסאצטילאז משתמש באלקטרונים אשר נאספו על ידי E1 בחמצון ההידרוקסיד על מנת לחזר על גבי שייר ליזין חומצה ליפואית, מולקולה ארוכה המכילה קשר דיסולפידי (S-S) בין שני אטומי גופרית. בריאקציה המזורזת הקשר הדיסולפידי של החומצה הליפואית מתפרק ואחד מאטומי הגופרית מתקשר קוולנטית למימן והשני לאצטיל שנותר מהפירובט. לאחר מכן האנזים מזרז קישור בין קואנזים A לבין האצטיל, ליצירת אצטיל קואנזים A, כך שהחומצה הליפואית נותרת עם שתי קבוצות גופרית מחוזרת (SH).
 E3, האנזים דיהידרוליפויל דהידרוגנאז מזרז ריאקציית חיזור של החומצה הליפואית של E2, כך ש-E2 יחזור למצבו המקורי ויהיה פעיל שוב. אנזים זה הוא חלבון פלאביני, כלומר הוא משתמש בפלאבינים כקבוצה פרוסטטית, ובאופן פרטני במולקולה פלאבין אדנין דינוקלאוטיד (FAD). FAD קולטת אלקטרונים בריאקציית החיזור של החומצה הליפואית, והופכת לגרסתה המחוזרת FADH2. מולקולה זו מחומצנת בתורה על ידי המולקולה ניקוטין אדנין דינוקלאוטיד (NAD+), אשר הופכת למולקולת NADH בריאקציה אשר פולטת יון מימן לתמיסה.ממוזער|353x353px|מנגנון ריאקציה מפורט של הקומפלקס

בתאים אאוקריוטים, הדה-קרבוקסילציה של פירובאט מתרחשת במיטוכונדריה, אחרי כניסתו של הסובסטרט, פירובאט, מהציטוזול ומתקבלים התוצרים של הריאקציה: אצטיל קואנזים A ופחמן דו-חמצני. ריאקציה בלתי הפכית זו גורמת לכך שאצטיל קואנזים A ילכד במיטוכונדריה. הפחמן הדו-חמצני יוצא בדיפוזיה אל מחוץ למיטוכונדריה ומשם אל מחוץ לתא.

 בקרות 
בקרת פירובט דהידרוגנאז (E1)
פעילות האנזים פירובט דהידרוגנאז (E1) מעוכבת על ידי זרחון (פוספורילציה) (על ידי האנזים פירובט דהידרוגנאז קינאז, או בקיצור PDK). בקרה זו הפיכה בזכות האנזים פירובט דהידרוגנאז פוספטאז המזרז את הידרוליזת הקשר הפוספואסתרי.

בקרות נוספות של הקומפלקס PDC
מעכבים
 NADH מעכב אלוסטרית את E3 במנגון של עיכוב בהיזון חוזר. 
 אצטיל-קואנזים A, בריכוז גבוה, מעכב את E2
משפעלים
 פירובט 
 ADP (המסמן רמה אנרגטית נמוכה בתא).
בקרה הורמונלית
 ההורמון וזופרסין מעודד את פעילות הקומפלקס על ידי עלייה ברמת הקלציום הציטוסולית, שבתורה מעלה את רמת הקלציום המיטוכונדריאלי. עלייה בקלציום המיטוכונדריאלי משפעלת את הקומפלקס על ידי עידוד פעילות הפוספטאז. 
 אינסולין גם מעודד הפיכת פירובט לאצטיל-קואנזים A על ידי עידוד הדהפוספורילציה של הקומפלקס.

ראו גם
מעגל קרבס
פירובט
אצטיל-קואנזים A

קישורים חיצוניים

קטגוריה:אנזימים
קטגוריה:ביוכימיה