pyruvaattidekarboksylaatio

Pyruvaattidekarboksylaatio on oksidatiivinen dekarboksylaatioreaktio, jossa pyruvaatti muuttuu asetyyli-CoA:ksi, hiilidioksidiksi ja NADH:ksi. Tämä reaktio yhdistää glykolyysin tuottaman pyruvaatin sitruunahappokierron (TCA-syklin) energiantuotantoon. Pyruvaattidekarboksylaatio on keskeinen solujen metabolisessa energiantuotannossa useimmissa organismeissa ja tapahtuu pääasiassa mitokondrioissa eukaryooteissa.

Reaktion katalysoi pyruvaattidehydrogenaasi-kompleksi (PDH-kompleksi), joka koostuu kolmesta entsyymistä: E1-pyruvaattidehydrogenaasi, E2-dihydrolipoamityyl_transferase ja E3-dihydrolipoamide dehydrogenase. E1 käyttää tiamiini-pyrofosfaattia (TPP) kofaktorina; E2 välittää asetyyliyhteyden lipoamidista CoA:iin; E3 palauttaa lipoamidin ja siirtää elektronit FAD:n kautta NAD+:lle. Reaktio on: pyruvaatti + NAD+ + CoA → asetyyli-CoA + CO2 + NADH. Asetyyli-CoA siirtyy sitruunahappokierron syötteiksi.

Regulointi: PDH-komplekssin aktiivisuutta säätelevat fosforylaatio ja defosforylaatio. PDH-kinase (PDK) fosforyloi E1:ää ja inaktivoi sen, kun taas PDH-fosfataasi (PDP) palauttaa aktiivisuuden defosforylaatiolla. Energiatila vaikuttaa säätelevästi: korkea NADH, ATP ja acetyl-CoA inhiboivat PDH:ta, kun taas matalammat tasot voivat aktivoida sitä. Ca2+ ja insuliini voivat edistää PDP:n toimintaa, jolloin PDH mobilisoituu lihassoluissa aktiivisemmaksi.

Merkitys ja vaihtoehtoiset reitit: PDH mahdollistaa hiilen siirtymisen hyödyntävään energiantuotantoon sitruunahappokierrossa. PDH-puutos tai sen säätelyn häiriöt voivat aiheuttaa vakavia energia-aineenvaihdunnan ongelmia. Joissain mikro-organismeissa pyruvaattidekarboksylaatio tapahtuu anaerobisesti alkoholisessa fermentaatiossa, jossa pyruvaatti muuttuu acetaldehydiksi ja edelleen etanoliksi.