Reazione Piruvato Deidrogenasica

Processo di ossidazione del lipoato

Il lipoato privato dell'acetile rimane in forma ridotta. Il braccio sposta l'anello a livello di E3, dove FAD ossida il lipoato e ripristina il ponte, diventando FADH₂. Le tappe 5 e 6 riguardano solo la riossidazione del lipoato. Il braccio del lipoato ridotto raggiunge E3 che contiene una molecola di FAD al quale cede un elettrone sotto forma di ione idruro. Il FAD si riduce e diventa FADH₂, con riformazione del ponte disolfuro del lipoato.

Dettagli delle tappe

Tappa 6: NAD entra nella reazione e si riduce a NADH + H⁺ per ossidare FADH₂ a FAD. NAD⁺ era libero nella matrice mitocondriale. A questo punto, PDH ha recuperato la sua forma di partenza.

Particolarità del processo

La sequenza di queste 6 (o 5, se le tappe 2 e 3 sono considerate insieme) reazioni è un esempio di incanalamento dei substrati. Tutta la reazione avviene in uno spazio limitato, i substrati non lasciano mai le varie subunità dell'enzima e la concentrazione locale del substrato di E2 viene mantenuta molto elevata. L'incanalamento impedisce anche la sottrazione dell'acetile attivato da parte di altri enzimi che lo usano come substrato.

Mutazioni e conseguenze

Mutazioni nel gene del complesso di PDH o carenze di tiamina nella dieta possono avere conseguenze deleterie. Senza tiamina, non si può ossidare normalmente il piruvato, un processo importante nel cervello: il cervello ricava tutta l'energia di cui ha bisogno dall'ossidazione aerobica del glucosio, quindi l'ossidazione del piruvato è vitale.

Il beriberi, una malattia determinata dalla carenza di tiamina nella dieta, è caratterizzato dalla mancanza di funzionalità neurale. Questa malattia colpisce popolazioni che si nutrono quasi esclusivamente di riso bianco (brillato). Il riso bianco è privo del rivestimento in cui è localizzata la maggior parte della tiamina. Anche i soggetti che consumano giornalmente ingenti quantità di alcol possono avere deficit di tiamina: in questi soggetti le calorie assunte con la dieta sono sotto forma di calorie prive di vitamine, come i distillati alcolici. Un elevato livello di piruvato nel sangue è spesso indice di un difetto nella sua ossidazione dovuta a queste cause.

Regolazione della PDH

La regolazione dipende da una modifica covalente e per farlo è necessaria una chinasi. La chinasi aggiunge un gruppo fosfato sulla struttura della PDH, su una Ser o Thr. La fosforilazione inattiva PDH, mentre la fosfatasi la attiva.

Effetti della carica elettrica

• Carica elevata: PDH inibita
• Carica bassa: PDH stimolata

Con PDH attiva si produce più ATP. Se la carica è alta, ATP inibisce PDH. Se la carica è bassa, c'è tanto ADP che lega PDH, facendo da effettore allosterico positivo, come il piruvato.