Окислительное декарбоксилирование
Первую реакцию процесса катализирует пируватдекарбоксилаза (Е1). Субстратами этого фермента служат пируват и дигидролипоевая кислота, котораяявляется простетической группой второго фермента — дигидролипоат-ацетилтранс-феразы (Е2).
- Окислительное декарбоксилирование - схема.
Липоевая кислота содержит дисульфидную группу в составе пятичленного гетероцикла и боковую цепь; своей карбоксильной группой липоевая кислота соединена амидной связью с е-аминогруи-пой остатка лизина, входящего в пептидную цепь ацетилтрансферазы.
В результате действия пируватдекар-боксилазы (Е1) от пировиноградной кислоты отщепляется карбоксильная группа, а ацетильный остаток присоединяется к атому серы липоевой кислоты, т. е. получается ацетиллипоат-Е2.
Пируватдекарбоксилаза — сложный белок: он содержит тиаминдифосфат, выполняющий роль кофермента (рис. 8.10). Тиаминдифосфат — это производное витамина В2 (тиамина) и пирофосфорной кислоты. Декарбоксилирование пирувата происходит при прямом участии тиаминди-фосфата: в ходе реакции к атому углерода тиазолового кольца (на рис. 8.10 помечен звездочкой) присоединяется промежуточный продукт превращения пирувата — оксиэтильный остаток СН3—СНОН—, который затем переносится на липоевую кислоту, превращаясь при этом в ацетильный остаток СН3—СО—.
Второй фермент комплекса — дигидролипоат-ацетилтрансфераза — катализирует перенос ацетильного остатка, соединенного с его (фермента 2) собственной простетической группой, на КоА; при этом получаются дигидролипоевая кислота (в составе ацетилтрансферазы) и ацетил-КоА.
Третий фермент — дегидрогеназа дигидролипоевой кислоты (ЕЗ). Акцептором водорода в реакции служит НАД. В результате дегидрирования дигидролипоевая кислота превращается в начальную форму — дегидролипоевую кислоту, и пируватдегидрогеназный комплекс может реагировать с очередной молекулой пирувата. Дигидролипоилдегидрогеназа содержит в качестве кофермента ФАД, который служит промежуточным акцептором водорода.
Таким образом, в окислительном декарбоксилировании пирувата участвует пять коферментов. Три из них — тиаминпирофосфат, липоевая кислота и ФАД — прочно связаны с ферментами комплекса, а два других — КоА и НАД — находятся в свободно растворенном состоянии и служат акцепторами главных конечных продуктов — ацетильного остатка и атомов водорода. Ацетильный остаток затем окисляется в цитратном цикле, а водород с НАДН поступает в цепь переноса электронов и протонов.
Пируватдегидрогеназный комплекс представляет собой крупную частицу с молекулярной массой 7-10 млн. В его состав входит примерно по три десятка молекул Е1 и Е2 и около десятка молекул ЕЗ. Отдельные ферменты соединены друг с другом таким образом, что серосодержащая часть липоевой кислоты, соединенная с Е2 достаточно длинной и гибкой углеводородной цепью, может «наносить визиты» последовательно активному центру Е1, своему собственному активному центру и активному центру ЕЗ.