הקומפלקס פירובט דהידרוגנאז - pyruvate dehydrogenase

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
הקומפלקס פירובט דהידרוגנאז
pyruvate dehydrogenase
שמות אחרים	PDC או Pyruvate Dehydrogenase Complex
מעבדה	כימיה בדם
תחום	הערכה של חסר האנזים בתינוקות, ילדים ובוגרים עם חשד למפגע אנזימטי מטבולי.
טווח ערכים תקין	ערך תקין כאשר פעילות האנזים עולה על 25.0 nmol/min/g protein; רמה גבולית או רמת חסר קלה- 5.0-25.0nmol/min/g protein; רמת חסר של האנזים-פחות מ- 5/0nmol/min/g protein. רמות אלה מתייחסות לכל הגילים.
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

מטרת הבדיקה

הערכה של נבדקים עם חשד קליני לחסר pyruvate dehydrogenase complex, או של מפגע במטבוליזם האנרגטי.

הקומפלקס פירובאט דהידרוגנאזה pyruvate dehydrogenase complex (להלן PDC) מקטלז את הדקרבוקסילציה החימצונית של פירובאט ל-acetyl-CoA, שהוא שלב קריטי ביצירת אנרגיה תאית. PDC הוא קומפלקס רב-אנזימי הממוקם בממברנה הפנימית של המיטוכונדריה, ומורכב מ-6 מרכיבים שונים: pyruvate decarboxylase שסימונו E1, והוא בנוי מ-2 תת יחידות α ו-2 תת-יחידות β;‏ dihydrolipoic transacetylase שסימונו E2; האנזים dihydrolipoyl dehydrogenase שסימונו E3; שני אנזימים רגולטוריים (PDH kinase ו- PDH phosphatase) וכן חלבון קושר-E3 הידוע כ-E3BP. חסר של PDHC הוא מפגע מיטוכונדריאלי עם מגוון של תסמינים קליניים החל מ-lactic acidosis מולדת קטלנית וכלה בשיגשון (ataxia) או נירופתיה מתונים.

הקומפלקס של פירובאט דהידרוגנאזה מחבר בין הגליקוליזה למעגל TCA (הידוע כמעגל Krebs או מעגל חומצת הלימון). קומפלקס גדול זה מורכב מ-3 אנזימים הנתמכים על ידי 5 קו-פקטורים. תהליך החמצון של פירובאט מתרחש במיטוכונדריה לשם האחרון מגיע על ידי pyruvate translocase. האנזים E1 או Pyruvate dehydrogenase עושה שימוש ב-thiamine pyrophosphate (או TPP) כקבוצה הפרוסתטית שלו; האנזים E2 או dihydrolipoyl transacetylase עושה שימוש ב-lipoamide וב- coenzyme A כקבוצות הפרוסתטיות שלו; האנזים E3 או dihydrolipoyl dehydrogenase עושה שימוש ב-flavin adenine dinucleotide או +NAD כקו-פקטור שלו. קבוצה פרוסתטית היא מולקולה הקשורה קו-ולנטית לאנזים. נראה אם כן שהריאקציה המסבה פירובאט לאצטיל CoA ול- CO2 היא:

2pyruvate+2NAD⁺+2coA→ 2acetyl coA+ 2NADH+2CO₂

התהליך בכללותו הוא 5-שלבי:

1. פירובאט עובר דקרבוקסילציה על ידי pyruvate dehydrogenase בעזרת TPP;
2. הפחמן הפעיל בין N ו-S של הטבעת המחומשת של TPP מחומצן ומועבר כקבוצת אצטיל ל-lipoamide (המהווה קבוצה פרוסתטית של האנזים dihydrolipoyl transacetylase או E2. צעד זה יוצר תוצר ביניים של hydroxyethyl-TPP. נדרש כאן יון +H לתוצר הביניים לשחרר מולקולת CO2;
3. dihydrolipoyl transacetylase והקופקטור lipoamide מחמצן hydroxyethyl לאצטיל, ואז מעביר אצטיל ל-CoA ליצירת acetyl-CoA;
4. כיוון שהאנזים E2 עדיין קשור למולקולת acetyl-CoA, האנזים E3 או dihydrolipoyl dehydrogenase מחמצן את קבוצות ה-thiol של dihydrolipoamide בחזרה ל-lipoamide;
5. כריאקציה צדדית, +NAD מחוזר והופך ל-NADH.