[생물 임용 노트]대사 - 3) 시트르산(TCA) 회로: PDH complex와 조절

해당 작용 이후 세포호흡의 크게 3개의 주요 과정을 거친다.

 1> 아세틸-CoA 생성

 2> 아세틸-CoA 산화

 3> 전자 전달 및 산화적 인산화

 

1. 아세틸-CoA 생성과 PDH complex

시트르산(TCA) 회로에 들어가기 전 당, 지방산 등은 탄소골격이 분해되어 아세틸-CoA를 형성하게 된다.

이 과정에서 PDH complex(Pyruvate DeHyderogenase complex)가 관여한다. PDH complex는 다음 3가지 기능을 한다.

 1> 파이루브산 산화와 탈카복실화 촉진

 2> CO₂ 제거와 남은 탄소 골격에 CoA를 붙여 아세틸-CoA를 형성

 3> NADH 형성

 

2. PDH complex

PDH complex는 3개의 효소 복합체로 구성된다.

 1> E1: 파이루브산 탈수소효소(Pyruvate dehydrogenase)

 2> E2: 다이하이드로 리포일 아세틸기 전이효소(Dihydrolipoyl transacetylase)

 3> E3: 다이하이드로 리포일 탈수소효소(Dihydrolipoyl dehydrogenase)

PDH complex의 작용 개요

PDH complex는 다음 4단계를 거쳐 아세틸-CoA를 생성한다.

step1. pyruvate의 탈카복실화

step2. 2e^-와 acetyl group 전달

step3. acetyl-CoA 생성

step4. NADH 생성

 

따라서 최종 반응식은,

Pyruvate + CoA-SH + NAD⁺ → 아세틸-CoA + CO₂ + NADH + H⁺

 

PDH complex는 5개의 보조 효소가 존재하는데,

 1> 파이로인산 타이아민(TPP): 탈카복실화 촉진 → 비타민 B1 결핍 시 억제

 2> FAD: 전자 운반체

 3> CoA: 아실기 운반체, -SH기를 갖는다

 4> NAD: 전자 운반체

 5> 리포산(lipoate): 2개의 -SH기를 갖고 있으며 아실기 운반체

 

PDH complex는 여러 효소들이 복합체를 이루어 기질의 유출을 막고 연쇄적인 반응을 촉진하게 된다.

 

3. PDH complex의 조절

1) allosteric effect

PDH complex의 allosteric 조절

→ [ATP]/[ADP], [NADH]/[NAD], [아세틸-CoA]/[CoA] 비율이 높을 때 억제된다.

 

2) 공유결합(인산화)에 의한 변형 

PDH complex의 인산화를 통한 조절

PDH complex는 PK(protein kinase)와 PP(protein phosphatase)에 의해 인산화/탈인산화되어 활성이 조절된다.

E1이 인산화된 상태가 높은 활성 상태이다.