Dihidrolipoil transasetilase

Dihidrolipoil transasetilase (atau dihidrolipoamida asetiltransferase) ialah komponen enzim kompleks piruvat dehidrogenase multienzim. Kompleks piruvat dehidrogenase bertanggungjawab untuk langkah penyahkarboksilan piruvat yang menghubungkan glikolisis kepada kitaran asid sitrik. Ini melibatkan transformasi piruvat daripada glikolisis kepada asetil-KoA yang kemudiannya digunakan dalam kitaran asid sitrik untuk menjalankan respirasi sel.

Terdapat tiga komponen enzim yang berbeza dalam kompleks piruvat dehidrogenase. Piruvat dehidrogenase (EC 1.2.4.1) bertanggungjawab untuk pengoksidaan piruvat, dihidrolipoil transasetilase (enzim ini; EC 2.3.1.12) memindahkan kumpulan asetil kepada koenzim A (KoA), dan dihidrolipoil dehidrogenase (EC 1.8.1.4) menjana semula lipoamida. Oleh kerana dihidrolipoil transasetilase ialah enzim kedua daripada tiga komponen enzim yang mengambil bahagian dalam mekanisme tindak balas untuk penukaran piruvat kepada asetil KoA, ia kadangkala dirujuk sebagai E2.

Pada manusia, aktiviti enzimatik dihidrolipoil transasetilase berada dalam komponen kompleks piruvat dehidrogenase E2 (PDCE2) yang dikodkan oleh gen DLAT (dihidrolipoamida S-asetiltransferase).

 Nomenklatur 
Nama sistematik kelas enzim ini ialah asetil-KoA:enzim N6-(dihidrolipoil)lisina S-asetiltransferase.

 Struktur 
Semua dihidrolipoil transasetilase mempunyai struktur multidomain unik yang terdiri daripada (dari N hingga C): 3 domain lipoil, domain interaksi dan domain pemangkin (lihat seni bina domain di Pfam). Semua domain disambungkan oleh kawasan pemaut kerumitan rendah yang tidak teratur.

Bergantung kepada spesies, berbilang subunit enzim dihidrolipoil transasetilase boleh disusun bersama-sama ke dalam bentuk kiub atau dodekahedron. Struktur ini kemudiannya membentuk teras pemangkin kompleks piruvat dehidrogenase yang bukan sahaja memangkinkan tindak balas yang memindahkan kumpulan asetil kepada KoA, tetapi juga melaksanakan peranan struktur yang penting dalam mencipta seni bina kompleks keseluruhan.

 Kiub 
Struktur teras kiub yang ada dalam spesies seperti Azotobacter vinelandii terdiri daripada 24 subunit jumlah. Domain pemangkin dipasang menjadi trimer dengan tapak aktif terletak di antara muka subunit. Topologi tapak aktif trimer ini adalah sama dengan kloramfenikol asetiltransferase. Lapan daripada trimer ini kemudiannya disusun menjadi kiub terpotong berongga. Dua substrat utama, KoA dan lipoamida (Lip(SH)2), terdapat pada dua pintu masuk bertentangan bagi saluran sepanjang 30 Å yang berjalan di antara subunit, dan membentuk pusat pemangkin. KoA masuk dari dalam kiub, dan lipoamida pula masuk dari luar.

 Dodekahedron 
Dalam kebanyakan spesies, termasuk bakteria seperti Geobacillus stearothermophilus dan Enterococcus faecalis serta mamalia seperti manusia dan lembu, struktur teras dodekahedral terdiri daripada 60 subunit keseluruhan. Subunit disusun dalam set bertiga, serupa dengan trimer dalam bentuk teras kiub, dengan setiap set membentuk satu daripada 20 bucu dodekahedron.

 Fungsi 

Dihidrolipoilltransasetilase mengambil bahagian dalam tindak balas penyahkarboksilan piruvat yang menghubungkan glikolisis kepada kitaran asid sitrik. Proses metabolik ini penting dalam respirasi sel—penukaran tenaga biokimia daripada nutrien kepada adenosina trifosfat (ATP) yang kemudiannya boleh digunakan untuk menjalankan pelbagai tindak balas biologi dalam sel. Pelbagai bahagian respirasi sel berlaku di bahagian sel yang berlainan. Dalam eukariot, glikolisis berlaku di dalam sitoplasma, penyahkarboksilan piruvat pula dalam mitokondria, kitaran asid sitrik dalam matriks mitokondria, dan fosforilasi oksidatif melalui rantai pengangkutan elektron di krista mitokondria. Oleh itu, kompleks piruvat dehidrogenase (mengandungi enzim dihidrolipoil transasetilase) ditemui dalam mitokondria eukariota (dan hanya dalam sitosol prokariot).

 Mekanisme 
kanan|thumb|450x450px| Mekanisme dihidrolipoil transasetilase
Penyahkarboksilan piruvat memerlukan beberapa kofaktor sebagai tambahan kepada enzim yang membentuk kompleks. Kofaktor pertama ialah tiamina pirofosfat (TPP) yang digunakan oleh piruvat dehidrogenase untuk mengoksidakan piruvat dan membentuk perantaraan hidroksietil-TPP. Perantaraan ini diambil oleh dihidrolipoil transasetilase, dan bertindak balas dengan kofaktor lipoamida kedua untuk menghasilkan perantaraan asetil-dihidrolipoil, melepaskan TPP dalam proses. Perantara kedua ini kemudiannya boleh diserang oleh sulfur nukleofilik yang melekat di Koenzim A, dan dihidrolipoamida dilepaskan. Ini menghasilkan pengeluaran asetil-KoA, matlamat akhir penyahkarboksilan. Dihidrolipoamida diambil oleh dihidrolipoil dehidrogenase, dan melalui kofaktor tambahan FAD dan NAD+, menjana semula lipoamida asal (dengan NADH sebagai produk sampingan berguna).

 Kepentingan klinikal 

 Sirosis hempedu primer 
Sirosis hempedu primer (PBC) ialah penyakit autoimun yang dicirikan oleh autoantibodi terhadap antigen mitokondria dan nukleus. Ini dipanggil antibodi antimitokondrion (AMA) dan antibodi antinukleus (ANA), masing-masing. Antibodi ini boleh dikesan dalam serum pesakit PBC, dan sangat berbeza berkaitan kekhususan epitop dari pesakit ke pesakit. Daripada antigen mitokondrion yang boleh menjana kereaktifan autoantibodi dalam pesakit PBC, subunit E2 kompleks piruvat dehidrogenase, dihidrolipoil transasetilase, ialah epitop yang paling biasa (antigen lain termasuk enzim kompleks dehidrogenase 2-oksoasid serta enzim kompleks piruvat dehidrogenase lain). Bukti terkini telah mencadangkan bahawa peptida dalam tapak pemangkin mungkin menunjukkan epitop imunodominan yang diiktiraf oleh antibodi anti-PDC-E2 dalam pesakit PBC. Terdapat juga bukti antibodi anti-PDC-E2 dalam pesakit hepatitis autoimun (AIH).

 Kekurangan piruvat dehidrogenase 
Kekurangan piruvat dehidrogenase (PDH) ialah penyakit genetik yang mengakibatkan asidosis laktik serta disfungsi neurologi pada peringkat bayi dan awal kanak-kanak. Lazimnya, PDH merupakan hasil mutasi dalam gen berkaitan X bagi subunit E1 kompleks piruvat dehidrogenase. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa kes yang jarang berlaku di mana pesakit dengan PDH sebenarnya terbit daripada mutasi dalam gen autosom untuk subunit E2. Pesakit-pesakit ini telah dilaporkan mempunyai simptom yang kurang teruk, dengan manifestasi penyakit yang paling ketara ialah distonia episodik, walaupun kedua-dua hipotonia dan ataksia juga hadir.

 Rujukan 

 Pautan luar 

 , 



Kategori:Glikolisis
Kategori:Gen kromosom 11
Kategori:EC 2.3.1
Kategori:Protein mitokondrion