Rasmus Holmboe Dahl 15. januar af 9

Transkript

1 Enzymers regulering, VDB Enzymers regulering lavet ud fra 2. udgave af Biokemi af Vibeke Diness Borup. Pensum for 4. semester biokemi. Forkortelser Kommentar A Aktivering Benyttes under allosterisk, kovalent og øvrig regulering I Inhibion, hæmning IE Inducerbart enzym Via øget syntese KI Kompetitiv inhibion Komp Inhibition via kompartmentisering Eksempelvis i mitochondriet eller cytosol PI Produktinhibion S Støkiometrisk kontrol SA Substrat aktivering eller produkt disinhibion Ø Øvrig Glykolyse og pentosephosphatvejen, kap 10 Glukosetransportere GLUT4, myocytter, adipocytter Glykolysen Glukokinase (hexokinase IV), hepatocytter, β-celler, enterocytter og hypothalamus Glukokinase regulatorisk protein (GKRP) Hexokinase I-III, ekstrahepatiske væv PFK1, lever og muskel I: ATP, citrat, H + A: AMP, F2,6BP ØA: insulin, AMP via AMPK I: fedt-acylcoa Komp: GKRP 1 af 9 GLUT4 rekrutteres til membranen. - GK-GKRP-komplekset holder glukokinasen på en inaktiv form inde i cellekernen. A: F6P ØI: Glukose, F1P - Se uddybning 13.5, s F6P øger GKRPs affinitet for glukokinasen. PI: G6P - Committed step - ATP/AMP-ration = energi i cellen - citrat = fedtsyresyntese (s. 252) - H + fra anaerob glykolyse - F2,6BP ophæver ATPs hæmmende virkning. FBPase1 I: AMP, F2,6BP IE: Syntese via glukagon - Reciprok regulering med PFK1 (H + undtaget)

2 PFK2 FBPase2 Rasmus Holmboe Dahl 15. januar 2015 Pyruvatkinasen, lever Pyruvatkinasen, muskel 2,3BPG i erytrocytter Hæmoglobinets iltbindingskurve A: ATP, citrat I: ATP, alanin A: F1,6BP, F1P I: ATP I: Phosphorylering via glukagon A: Dephosphorylering via insulin (PP1) KI: Adrenalin, glukagon KA: Insulin KI: Insulin KA: Adrenalin, glukagon ØI: p aco2, Temp, 2,3BPG ØA: ph Galaktose Galaktokinase PI: Galaktose1P Se galaktosæmi I Pentosephosphatvejen Glukose-6-phosphat dehydrogenase PI: NADPH Citratcyklus, kap 11 Omdannelse af pyruvat PDH PDH-kinase I: Pyruvat, ADP A: AcetylCoA, NADH, ATP KI: Phosphorylering via PDH-kinase KA: Dephosphorylering via PDH-fosfatase PI: AcetylCoA, NADH + H + SA: CoASH, NAD + 2 af 9 OBS: i myocytter vil kun adrenalin have betydning. - Samlet i et fælles PFK2/FBPase2-kompleks reciprok hormonel regulering danner F2,6BP. - PFK2 aktiv ved dephosphorylering. - FBPase2 aktiv ved phosphorylering. - Alanin fra glukose/alanin-cyklus. - ATP fra β-oxidation. - F1,6BP feed forward pga. DHAP og G3P nedbrydes til methylglyoxal. - F1P se s. 171, ekstra Se s Ved hæmning menes her højreforskydning og vice versa. - Pentosephosphatvejen kører under kolesterolog fedtsyre-syntese. - Committed step - Husk: PI og SA. - PDH og PC er reciprokt reguleret af acetylcoa styrer forholdet imellem oxaloacetat og acetylcoa i TCA. PDH- phosphatase ØA: Insulin, Ca 2+ Pyruvatcarboxylase A: AcetylCoA - β-oxidation (faste): acetylcoa oxaloacetat til glukoneogenese, acetylcoa til ketonstof. - I arbejdende muskel

3 Citronsyrecyklus Citratsyntase Isocitrat DH Rasmus Holmboe Dahl 15. januar 2015 I: ATP, NADH A: ADP, NAD +, Ca + Ingen kovalente! PI: citrat SA: oxaloacetat α-ketoglutarat DH A: Ca +, ADP PI: Succinyl-CoA, NADH, GTP, ATP Malat DH Oxidativ fosforylering, kap 12 Oxidativ fosforylering Kompleks I: NADH:Qoxidoreduktase Kompleks III: QH 2 :cytokrom c- oxidoreduktase Kompleks IV: cytokrom c- oxidase Kompleks V: F o F 1 - ATPase, ATP-syntase S: NAD + /NADH-ratio ØI: rotenon (insektmiddel), amytal (anæstesi), piericidin A (antibiotikum) ØI: antimycin A (antibiotikum) Hæmmere: cyanid, azid, kulmonooxid. Respiratorisk kontrol: F o er kun åben for protontransport, når αβdimerens L-konformationer binder ADP + P i. Afkoblingsenzymer: UCP1-5, UCP1-5, bilirubin, salicylsyre, 2,4-dinitrophenol, pentaklorofenol Hæmmere: oligomycin blokerer 3 af 9 - Citrat er kompetetiv hæmmer af citratsyntasen. Forløber derfor kun ved høj oxaloacetat/citratratio. -Vigtigste kontrolpunkt, hastighedsbegrænsende. - Ca 2+ pga. arbejdende muskler. - ATP/ADP og NADH/NAD + = energi i cellen. - Energioverskud øget citrat citrat ud i cytosol fedtsyresyntese - Samme type enzym som PDH PI - Ca 2+ pga. arbejdende muskler. - Energiforhold: ATP/ADP - Kører modsat ved alkoholindtag. - Blokerer alle FeS Q. - Respirationskæden kan stadige køre ved tilsætning af succinat via kompleks II (succinat:q-oxidoreduktase) - Vitamin C som modgift. - Binder til hæm a i cyt a (2 elektronbærer i komplekset) - Cyanid og kulmonoxid binder også til hæm b i hæmoglobin. - Methylenblåt som modgift. - Reguleres ved respiratorisk kontrol - Respirationskæden reguleres ved ATP/ADPrationen (energiforhold), der desuden regulerer mange andre enzymers aktivitet. - Afkoblingsenzymer hæmmer indirekte ved at sænke protongradienten over den indre membran.

4 ATP:ADP-translokase Glykogenese, glukogenolyse og glukoneogenese, kap 13 Glukogenese og glukogenolyse Glykogensyntase (GS), lever og muskel PKA, GSK3, PKC, CaMK PP1 Glykogenphosphorylase, lever og muskel F o, arsenat indbygges til ustabilt produkt i stedet for P i. ØI: Atractylosid, bongkreksyre b-form: A: G6P I: glukogenphosphorylase, inhibitor-1 A: G6P Lever a-form: I: Glukose Muskel b-form: I: AMP (aktiverer b-form) A: ATP, G6P I: Phosphorylering via PKA, GSK3, PKC, CaMK A: Dephosphorylering via PP1 I: Dephosphorylering via PP1 A: Phosphorylering via phosphorylasekinase IE: Syntese via insulin ØI: Insulin ØA: Glukagon, adrenalin ØI: Glukagon, adrenalin ØA: Insulin 4 af 9 - UDP-G-PP ureguleret (ikke committed step) OBS: den muskulære regulering fås ved at se bort fra glukagon. - GS: aktiv dephosphoryleret a-form og inaktiv phosphoryleret b-form. - GS indeholder 9 seriner til phosphorylering. - Inhibitor-1 aktiveres af kinaserne. - Glukogenphosphorylasen binder og inaktiverer PP1, men giver denne fri ved binding af glukose. OBS: den kovalente muskulære regulering fås ved at se bort fra glukagon. - AMP-dannes af myokinasen i myocytter: AMP + ATP 2ADP Phosphorylasekinase ØA: Glukagon, adrenalin, Ca 2+ - Adrenalin i hepatocytten Ca 2+ -frigivelse aktivering af CaMK. Glukoneogenese S: NAD + /NADH-ratio - Kører modsat ved alkoholindtag. Pyruvat carboxylase Se under citratcyklus Malat DH Se under citratcyklus PEPCK IE: Syntese via glukagon, kortisol FBPase1 Se under glykolyse G6Pase IE: Syntese via glukagon, kortisol Alanintransportere ØA: Glukagon - Aktivering af alanintransportere til alaninglukose-cyklus. Aminotransferaser og ureacyklusenzymer IE: Syntese via kortisol - Under faste vil øget optagelse af aminosyrer fra nedbrudt muskelprotein føre til øget nitrogenudskillelse.

5 AcetylCoA carboxylase (ACC) Fosfataser til ACC (primært PP2) Kinaser til ACC (primært AMPK) Fedtsyresyntasen Oxidation af fedtsyrer og metabolisme af ketonstoffer, kap 15 Lipolyse i fedvæv Adipose triglyceride lipase (ATGL) Hormon sensitiv lipase (HSL) Constitutive gene identification 58 (CGI-58) Perilipin I: Langkædede aktiverede fedtsyrer (palmitoylcoa) A: Citrat I: Phosphorylering via kinaser A: Dephosphorylering via fosfatase IE: Glukagon/insulin-ratio: Kulhydratrig kost (insulin) opregulering, fedtrig kost nedregulering (adaptorisk regulering) ØA: Insulin ØA: Glukagon, adrenalin, AMP A: CGI-58 IE: Syntesen øges af kortisol, især perifert fedtvæv Cushing syndrom A: Phosphoryleret I: Dephosphorylering perilipin via insulin A: Phosphorylering via adrenalin og noradrenalin ØI: Perilipin binder CGI-58 - Dephosphorylering via insulin - Phosphorylering via adrenalin og noradrenalin IE: Syntesen hæmmes af TNFα Fedtsyrexoidation Carnitin-palmitoyl I: malonylcoa - Committed step 5 af 9 Syntese af fedtsyrer og triacylglycerol, kap 14 Syntese af fedtsyrer - Glukose ChREBP (carbohydrate response element binding protein) ATP-citrat lyase - Spalter cytosolært citrat fra malat/citratantiporteren til acetylcoa i fedtsyresyntesen. - Hæmning fra palmitoylcoa kan ses som en produktinhibition for hele fedtsyresyntesen. - Polymerform øget aktivitet. - Citrat og palmitoylcoa hhv. fremmer og hæmmer polymerisering. - se s Noradrenalin + adrenalin phosphorylering af HSL og perilipin HSL-P til membran + CGI- 58 frit aktiv ATGL + HSL. - MGL er ikke hastighedsbestemmende - Bundet til uphosphoryleret perilipin, frigives fra phosphoryleret perilipin. - TNFα fører til øget basal (ustimuleret) lipolyse.

6 transferase I (CPTI) Lipoproteinpartikler, kap 17 Kolesterolmetabolisme HMG-CoA reduktase Syntese af LDL-receptoren AcylCoA:cholesterolacyltransferase (ACAT) Lipoproteinpartikler Lipoproteinlipasen (LPL) Metabolisme af aminosyrernes nitrogengrupper/ ureacyklus, kap 18 Ureacyklus Carbamoylphosphatsyntase I (CPSI) - MalonylCoA benyttes i fedtsyresyntesen. - HSL og ATGL i adipocytter er begrænsende for fedtsyreforbrændingen. - Muskler har ACC2, men ikke fedtsyresyntese malonylcoa er allosterisk inhibitor i muskler foretrækkes glukose som brændstof. ØI: AMP, glukagon, kortisol, statiner, frit kolesterol ØA: Lavt kolesterol, thyroideahormon IE: Syntese via insulin ØI: Frit kolesterol fører til nedsat transkription af LDL-genet. ØA: Frit kolesterol ØA: ApoCII aktiverer LPL. IE: Insulin øger syntesen af LPL i fedtvæv, men ikke i muskelvæv. A: N-acetylglutamat (NAG) - HMG-CoA reduktasen er committed step i kolesterolsyntesen. - Står for cellens kolesteroloptag via receptormedieret endocytose. - Øget frit kolesterol fører til øget forestering af kolesterol. - ACAT har kun umættede fedtsyrer som substrat; fedtrig kost kolesterolester, LDLreceptorer. Uheldigt ved aterosklerose! - LPL omdanner VLDL IDL og kylomikron kylomikronrest. - Den hepatiske lipase (HL) er aktiv uden apocii. - Myocytters LPL har højere affinitet for TAG end adipocytters fordeling TAG korrekt under faste eller arbejde. - Feed forward mekanisme ophobet nitrogen er giftigt (ammoniak s. 340) - Energioverskud og ophobning af glutamat 6 af 9

7 NAG-syntase Rasmus Holmboe Dahl 15. januar 2015 Metabolisme af aminosyrernes carbonskelet, kap 19 NAG ureacyklus ØA: Arginin NAG syntase - AcetylCoA + glutamat NAG - Arginin CPSI, da arginin spaltes til ornitin, der skal kobles med et nyt carbamoylp. Andet Tyrosinase ØI: Ophobet phenylalanin OBS: Dette gælder for Følings sygdom (phenylketonuri) - Defekt phenylalanin monooxygenase tyrosin + tyrosinase aktivitet melanin lav pigmentering Metabolisme af nukleotider, kap 20 Purinsyntese PRPP-syntasen I: ADP, GDP ØA: Enzymet kræver tilstedeværelse af P i. KI: ADP Amidophosphoribosyltransferase I: AMP, GMP PI: IMP SA: PRPP - PRPP benyttes i salvage reaktioner, syntese af pyrimidinnukleotider og i syntese af NAD + ikke committed step. - Committed step - Koncentrationerne af især IMP, men også AMP og GMP er så lave, at de har lille betydning. - Da den fysiologiske C PRPP < K m er enzymet ikke mættet og derfor under støkiometrisk kontrol. Adenylosuccinat syntetease I: AMP Se kommentar til GMP-syntetasen - Hæmmes af det senere produkt. IMP DH I: GMP GMP-syntetase - Reciprok brug af nukleotider til syntese af AMP og GMP (GTP i adenylosuccinat syntetase og ATP i GMP-syntetasen) sikrer en ligelig syntese af disse. Pyrimidinsyntese CPSII I: UTP A: PRPP, ATP 7 af 9

8 Orotidylat decarboxylase CTP-syntetase Genbrug puriner Hypoxantin-guaninphosphoribosyltransferase (HGPRTase) Adenin-phosphoribosyltransferase (APRTase) Adenosinkinase Deoxyguaninkinase Deoxyribonukleotid syntese Ribonukleotidreduktase I: IMP, GMP KI: UMP ØI: CTP Hæmmes blot af deres produkt I: AMP -Adenin er ikke et nedbrydningsprodukt fra purin (da purinnukleosidphosphorylasen er ikke er specifik for adenosin), men dannes i forbindelse med syntese af polyaminer. I: AMP I: dgmp Overordnet bindingssted I: datp A: ATP - Kun allosterisk regulering - Ribonukleotidreduktasen reguleres af to vigtige allosteriske bindingssteder. Substratspecifik regulering (start med ATP, derefter CUGA) ATP: CDP dcdp dctp ATP: UDP dudp dutp dump dtmp dttp dttp: GDP dgdp dgtp dgtp: ADP dadp datp 8 af 9

9 Leverens afgiftningssystem og ethanolomsætning, kap 20 Ethanolomsætning - Ethanol omsætning fører til NADH og NAD +. - Hastigheden reguleres kun af NAD + til rådighed, da NADH + H + dannelsen overstiger respirationskædens kapacitet g ethanol/kg vægt/time. Altså 6g/time for en 60kg person svarende til 1/2 genstand. ADH, mikrosomalt ethanoloxiderende system (MEOS), CYP2E1, CYP3A4, CYP1A2. Hæmmede reaktionsveje Stimulerede reaktionsveje - Er ikke reguleret af negativt feedback som de øvrige metaboliske reaktioner hæmmet stofskifte. ØA: Ved langvarig ethanolindtagelse opreguleres MEOS grundet en uspecifik ethanolstimuleret udvidelse af ser. Glykolyse: Glyceraldehyd 3P DH, glycerol 3P DH Pyruvat: PDH, laktat DH β-oxidation: CPTI, Hydroxyacyl-CoA DH Citratcyklus: Malat DH, isocitrat DH TAG-transport: ApoB100-syntese Pyruvat: laktat DH Citratcyklus: Malat DH TAG-syntese: glycerol 3P DH Ketonstoffer: ketonstoffer pga. TCA, β-oxidation og omdannelse i ekstrahepatiske væv grundet acetat. - Fører til effektiv ADH omsætning i alkoholikere acetaldehyd ROS, interkation med fosfolipider og proteiner, VLDL-dannelse ( apob100), fibrose ( kollagensyntese). - Har lavere affinitet end ADH ovenfor og virker derfor kun ved høje mængder ethanol. 9 af 9