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. 240. - 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)
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 10.8. - Se s. 168. - 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
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.
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.
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. 272 - 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.
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
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
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
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. - 0.1g 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