Pyruvaatdehydrogenase

Pyruvaatdehydrogenase is een mitochondriaal multi-ezymcomplex dat de oxidative decarboxylatie van pyruvaat katalyseert tot acetyl-CoA, waardoor glycolyse wordt gekoppeld aan de citroenzuurcyclus. Het complex bevindt zich in de mitochondriale matrix en speelt een centrale rol bij de overgang van anaerobe naar aerobe stofwisseling. In weefsels kan de activiteit variëren afhankelijk van de energietoestand en voedingsstatus.

Het PDH-complex bestaat uit drie hoofdcomponenten: E1 (pyruvaatdehydrogenase), E2 (dihydrolipoamidetransacetylase) en E3 (dihydrolipoamide dehydrogenase). Cofactoren omvatten thiaminepyrofosfaat (TPP), lipoïnezuur, FAD en NAD+. De gezamenlijke reactie is pyruvaat + CoA-SH + NAD+ → acetyl-CoA + CO2 + NADH + H+. E1 voert de first decarboxylatie uit, waarna de acetylgroep via een lipoamide-oscaffet aan E2 wordt doorgegeven en uiteindelijk aan CoA doorgesluisd wordt om acetyl-CoA te vormen.

Regulatie vindt plaats door fosforylatie en defosforylatie van het E1-subunit. PDH-kinase (PDK) inactivering van het complex door fosforylatie, terwijl PDH-fosfatase (PDP) activatie veroorzaakt door defosforylatie. De activiteit wordt bovendien beïnvloed door de energietoestand van de cel: hoge ATP, NADH en acetyl-CoA remmen PDH, terwijl hoge ADP en pyruvaat activatie bevorderen. Allostere regulatie door substraten en cofactoren ondersteunt snelle aanpassing aan metabole behoeften.

Clinisch gezien is PDH essentieel voor aerobe ATP-productie. PDH-deficiëntie is een erfelijke stofwisselingsstoornis die kan leiden tot lacticacidose en neurologische afwijkingen; behandeling kan bestaan uit dieetinterventies (vaak ketogeen dieet) en soms tiamine-suppletie bij tiamine-afhankelijke varianten.