Sobre los Complejos Multienzimaticos que Catalizan la Descarboxilacion Oxidativa de alfa-Cetoacidos.


 

Muchas veces, al abordar diferentes vias metabolicas, se estudia de forma independiente el papel de algunos complejos multienzimaticos sin destacar las caracteristicas generales comunes entre los mismos.

 

En este post pretendemos describir las caracteristicas comunes de algunos de estos complejos y de ese modo facilitar su aprendizaje y su aplicacion a cada una de las vias metabolicas pertinentes.

 

Existen tres reacciones de gran importancia en las que ocurre una descarboxilacion oxidativa de un ceto acido:

 

1) Piruvato + Co A + NAD+à Acetil CoA + NADH.H+ + CO2

 

2) Alpha-ceto glutarico + Co A + NAD+à Succinil CoA + NADH.H+ + CO2

 

3) Alpha-cetoacidos de cadena ramificada + Co A + NAD+à Acil CoA correspondiente + NADH.H+ + CO2

 

Puede generalizarse este tipo de reaccion como:

 

Alpha-cetoacido + Co A + NAD+à Acil CoA  + NADH.H+ + CO2

 

En cada una de ellas participan complejos multienzimaticos con caracteristicas muy similares.

 

Estos complejos multienzimaticos estan formados por la asociacion de multiples subunidades que forman tres enzimas diferentes que participan directamente en la reaccion, la cual require ademas 5 cofactores, algunos de los cuales estan unidos por enlaces covalentes a las proteinas de los complejos. Los cofactores necesarios para la reaccion global son: Pirofosfato de Tiamina (PPT),  Acido Lipoico, Coenzima A, FAD y NAD.

 

Complejo de la Piruvato Deshidrogenasa:

 

– Enzima 1(E1): Pyruvato deshidrogenasa (tambien llamada Piruvato Descarboxilasa)

          Cofactor: PPT

– Enzima 2 (E2): Dihidrolipoil transacetilasa

          Cofactores: Acido Lipoico, Co A

– Enzima 3 (E3): Dihidrolipoil deshidrogenasa

          Cofactores: FAD, NAD

 

Complejo de la Alfa Ceto Glutarico deshidrogenasa:

 

-E1: Alfacetoglutarico Deshidrogenasa

        Cofactor: TPP

-E2: Dihidrolipoil succinil transferasa

        Cofactores: Acido Lipoico, Co A

-E3: Dihidrolipoil deshidrogenasa

        Cofactores: FAD, NAD

 

Complejo de la Deshidrogenasa de alfa-cetoacidos de cadena ramificada:  (participa fundamentalmetne en la descarboxilacion oxidativa de cetoacidos provenientes del esqueleto carbonado de leucina, isoleucina y valina)

 

-E1: Deshidrogenasa de alfa-cetoacido de cadena ramificada (tambien conocida como descarboxilasa de alfa-cetoacido de cadena ramificada)

        Cofactor: TPP

-E2: Dihidrolipoil transacilase (tambien llamada dihidrolipoil aciltransferasa)

       Cofactores: Acido Lipoico, Co A

-E3: Dihidrolipoil deshidrogenasa

         Cofactors: FAD, NAD

 

Estos complejos multienzimaticos son importantes desde el punto de vista medico en diversas situaciones: por ejemplo, la deficiencia de Piruvato deshidrogenasa, que es uno de los desordenes neurodegenerativos mas comunes asociados con trastornos en la bioenergetica mitocondrial, se debe a mutaciones en el gen que codifica a la Enzima 1.

 

Conocer la participacion de Tiamina (Vitamina B1) en estos complejos multienzimaticos nos permite comprender la necesidad de administrar Tiamina en el sindrome de Wernicke-Korsakoff y entender algunas de las manifestaciones clinicas del deficit de Tiamina.

 

Por otra parte, la presencia de Acido Lipoico en ellos nos permite entender por que el  arsenico actua afectando a estos complejos multienzimaticos. El arsenico, sobre todo el arsenico trivalente, reacciona con los grupos tiols (R-SH) del acido lipoico impidiendo su participacion en reacciones redox, como las que ocurren en la oxidacion de alfa-cetoacidos. Ello explica efectos observados en el envenamiento por arsenico. (Post relacionado en mi blog en ingles)

 

 

No puede dejar de mencionarse ademas, que mutaciones en E1 o en E2 del complejo multienzimatico que cataliza la descarboxilacion oxidativa de los cetoacidos de cadena ramificada, producen la Cetoaciduria de cadena ramificada o Enfermedad de la orina con olor a Jarabe de Arce (MSUD, Maple Syrup Urinary Disease, BCKD), enfermedad congenita caracterizada por vomitos, convulsiones y muerte temprana o severo retraso mental en los sobrevivientes (vease un post con la descripcion de un caso aqui)

 

 

2 pensamientos en “Sobre los Complejos Multienzimaticos que Catalizan la Descarboxilacion Oxidativa de alfa-Cetoacidos.

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