Linkova reakcija: dekarboksilacija piruvata in sinteza acetil-CoA

Reakcija Link, znana tudi kot dekarboksilacija piruvata, predstavlja pomembno povezavo med presnovnima potema glikolize in citronske kisline ali Krebsovega cikla.

Pri evkariontih reakcija poteka le v mitohondrijskem matriksu, pri prokariontih pa podobne reakcije potekajo v citoplazmi in plazemski membrani.

Če povzamemo:

1. Piruvat se dekarboksilira: CO₂ se odstrani.
2. Doda se CoA, da nastane acetil CoA

Acetil CoA je tako pripravljen za uporabo v Krebsovem ciklu.

Reakcija Link je pomembna, saj je acetil-CoA potreben za potek Krebsovega cikla.

Osnovni biokemijski potek in stohiometrija

Reakcija poteka po splošni enačbi:

Piruvat + CoA + NAD⁺ → Acetil‑CoA + CO₂ + NADH + H⁺

Za en molekul piruvata torej nastaneta ena molekula acetil‑CoA, ena molekula CO₂ in en NADH (pri oksidaciji). Ker nastaneta iz ene molekule glukoze dve molekuli piruvata, so produkti na molekulo glukoze: 2 acetil‑CoA, 2 CO₂ in 2 NADH.

Kompleks in potrebni kofaktorji

Dejanska reakcija je katalizirana s strani velikega večencimskega encima, znanega kot kompleks piruvat dehidrogenaze (PDH). Kompleks združuje več aktivnosti in vključuje tri glavne enote:

• E1 – piruvat dehidrogenaza (dekarboksilacija; potreben tiamin difosfat, TPP)
• E2 – dihidrolipoil transacetilaza (prenos acetilne skupine na CoA; uporablja lipoamid)
• E3 – dihidrolipoil dehidrogenaza (reoksidacija lipoamida; sodelujeta FAD in NAD⁺)

Pomembni kofaktorji so: tiamin difosfat (TPP, iz vitamina B1), lipoamid (lipoinska kislina), flavin adenin dinukleotid (FAD), nikotinamid adenin dinukleotid (NAD⁺) in koencim A (CoA). Poleg tega so potrebni Mg²⁺ ali druge kovinske ionov za stabilnost kompleksa.

Glavni koraki reakcije

1. Decarboxilacija piruvata s pomočjo E1/TPP — odstrani se CO₂, nastane hidroksietil‑TPP.
2. Oksidativni prenos hidroksietilne skupine na lipoamid (E2) — tvori se acetil‑dihidrolipoamid.
3. Prenos acetilne skupine na CoA (E2) — nastane acetil‑CoA.
4. Reoksidacija dihidrolipoamida (E3) — elektroni se prenesejo preko FAD na NAD⁺, nastane FADH₂ in nato NADH.

Regulacija

PDH kompleks je močno reguliran, saj povezuje energije stanje celice z vstopom ogljikovih skeletov v Krebsov cikel. Regulacijski mehanizmi vključujejo:

• Allosterična kontrola: inhibitorja sta acetil‑CoA in NADH (povečata razmerje produktov in zavirata PDH), aktivatorji pa so ADP, NAD⁺ in v nekaterih primerih piruvat.
• Kovalentna regulacija: fosforilacija E1 s strani PDH kinaze (PDK) in defosforilacija s PDH fosfatazo (PDP). Fosforilacija običajno deaktivira PDH; aktivnost kinaze je stimulirana z visokimi nivoji ATP, acetil‑CoA in NADH.

Pomen in klinične povezave

Reakcija je ključna pri usmerjanju ogljikovih atomov iz glukoze v oksidativno presnovo in sintezo lipidov. Pomembna je tudi zato, ker je nevratna v večini celic – acetil‑CoA iz piruvata ne more neposredno služiti za neto sintezo glukoze pri sesalcih (to je razlog, zakaj neto glukoneogeneza iz maščob ni možna).

Motnje v PDH kompleksu vodijo v kolaps oksidativne presnove piruvata, kopičenje mlečne kisline in nevrološke simptome; PDH pomanjkanje je ena redkih dednih motenj, povezanih z energijsko presnovo. Pomanjkanje tiamina (vitamina B1) vpliva na delovanje TPP in s tem zavira dekarboksilacijo piruvata.

Kratek povzetek

Reakcija Link je ključno povezovalno mesto med glikolizo in Krebsovim ciklom. Sestavine in koraki so natančno koordinirani z več encimi in kofaktorji, da zagotovijo učinkovit pretok ogljikovih atomov in prenos redukcijskih ekvivalentov v oblikah NADH, ki napajajo dihalno verigo ter proizvodnjo ATP.

Išči po črki