Pyruvatoksidasjon

Pyruvatoksidasjon er den biokjemiske prosessen der pyruvat oksideres og omdannes til acetyl-CoA i mitokondriematrise. Prosessen fungerer som det viktigste koblingspunktet mellom glykolyse og citronsyresyklusen, siden acetyl-CoA som dannes går inn i syklusen for videre energiutvinning. Ved oksidasjonen dannes NADH, og CO2 frigjøres som et biprodukt. Prosessen er aerob i praksis, fordi NADH må oksideres i elektrontransportkjeden for å opprettholde tilstrekkelige NAD+-nivåer.

Katalysen foregår av pyruvatdehydrogenasekomplekset (PDHc), et multisubenhetsenzym som består av E1 (pyruvatdehydrogenase), E2 (dihydrolipoyltransacetylase) og E3 (dihydrolipoyl dehydrogenase). Hovedreaksjonen er oksidativ dekarboxylering av pyruvat med overføring av acetylgruppen til CoA-SH og dannelse av acetyl-CoA, CO2 og NADH. PDHc krever koenzymer og kofaktorer: thiaminpyrofosfat (TPP), lipoylgrupper, FAD og NAD+.

Regulering: PDHc-aktivitet styres i stor grad av PDK og PDP — PDH-kinase fosforylerer og hemmer komplekset, mens PDH-fosfatase defosforylerer og aktiverer det. Allosteriske effekter følger energistatusen: NADH, ATP og acetyl-CoA hemmer PDHc, mens pyruvat, NAD+, CoA-SH og ADP stimulerer det. I skjelettmuskulatur og hjerte øker calcium PDP-aktivitet under kontraksjon, noe som øker PDHc-aktiviteten for å møte økt energibehov.

Betydning og klinikk: Pyruvatoksidasjon er et kritisk kontrollpunkt i aerob respirasjon og er avgjørende for å overføre energi fra glycolyse til citronsyresyklusen. Defekter i PDH-komplekset fører ofte til PDH-mangel, en sjelden, alvorlig lidelse som kan gi nevrologiske symptomer og laktatacidose. Behandlinger inkluderer ketogen diett, tiamin (vitamin B1) og annen støttende behandling, avhengig av årsak og mutasjon.