Lanzadera malato-aspartato - Malate-aspartate shuttle
La lanzadera malato-aspartato (a veces simplemente la lanzadera malato ) es un sistema bioquímico para trasladar los electrones producidos durante la glucólisis a través de la membrana interna semipermeable de la mitocondria para la fosforilación oxidativa en eucariotas . Estos electrones entran en la cadena de transporte de electrones de las mitocondrias a través de equivalentes de reducción para generar ATP . El sistema de lanzadera es necesario porque la membrana interna mitocondrial es impermeable al NADH , el principal equivalente reductor de la cadena de transporte de electrones. Para evitar esto, el malato transporta los equivalentes reductores a través de la membrana.
Componentes
La lanzadera consta de cuatro partes proteicas:
- malato deshidrogenasa en la matriz mitocondrial y el espacio intermembrana.
- aspartato aminotransferasa en la matriz mitocondrial y el espacio intermembrana.
- antiportador malato-alfa-cetoglutarato en la membrana interna.
- antiportador de glutamato-aspartato en la membrana interna.
Mecanismo
La enzima principal de la lanzadera malato-aspartato es la malato deshidrogenasa. La malato deshidrogenasa está presente en dos formas en el sistema lanzadera: malato deshidrogenasa mitocondrial y malato deshidrogenasa citosólica. Las dos malato deshidrogenasas se diferencian por su ubicación y estructura, y catalizan sus reacciones en direcciones opuestas en este proceso.
Primero, en el citosol, la malato deshidrogenasa cataliza la reacción de oxalacetato y NADH para producir malato y NAD + . En este proceso, dos electrones generados a partir de NADH y un H + que lo acompaña se unen al oxaloacetato para formar malato.
Una vez que se forma el malato, el primer antiportador (malato -alfa-cetoglutarato ) importa el malato del citosol a la matriz mitocondrial y también exporta el alfa-cetoglutarato de la matriz al citosol simultáneamente. Una vez que el malato alcanza la matriz mitocondrial, la malato deshidrogenasa mitocondrial lo convierte en oxaloacetato, durante el cual el NAD + se reduce con dos electrones para formar NADH. Luego, el oxaloacetato se transforma en aspartato (ya que el oxaloacetato no puede ser transportado al citosol) por la aspartato aminotransferasa mitocondrial. Dado que el aspartato es un aminoácido, es necesario agregar un radical amino al oxalacetato. Este es suministrado por glutamato, que en el proceso se transforma en alfa-cetoglutarato por la misma enzima.
El segundo antiportador (el antiportador de glutamato-aspartato ) importa glutamato del citosol a la matriz y exporta aspartato de la matriz al citosol. Una vez en el citosol, el aspartato es convertido por la aspartato aminotransferasa citosólica en oxaloacetato.
El efecto neto de la lanzadera malato-aspartato es puramente redox : el NADH en el citosol se oxida a NAD + y el NAD + en la matriz se reduce a NADH. El NAD + en el citosol se puede reducir nuevamente mediante otra ronda de glucólisis, y el NADH en la matriz se puede usar para pasar electrones a la cadena de transporte de electrones para que se pueda sintetizar ATP.
Dado que la lanzadera malato-aspartato regenera NADH dentro de la matriz mitocondrial, es capaz de maximizar la cantidad de ATP producidos en la glucólisis (3 / NADH), lo que finalmente resulta en una ganancia neta de 38 moléculas de ATP por molécula de glucosa metabolizada. Compare esto con la lanzadera de glicerol 3-fosfato , que reduce FAD + para producir FADH 2 , dona electrones al conjunto de quinonas en la cadena de transporte de electrones y es capaz de generar solo 2 ATP por NADH generado en la glucólisis (lo que finalmente resulta en una red ganancia de 36 ATP por glucosa metabolizada). (Estos números de ATP son prequimiosmóticos y deben reducirse a la luz del trabajo de Mitchell y muchos otros. Cada NADH produce solo 2,5 ATP y cada FADH 2 produce solo 1,5 ATP. Por lo tanto, los ATP por glucosa deben reducirse a 32 de 38 y 30 de 36. El H + adicional necesario para introducir el fosfato inorgánico durante la fosforilación oxidativa también contribuye a los números 30 y 32).
Regulación
La actividad de la lanzadera malato-aspartato está modulada por la metilación de la arginina de la malato deshidrogenasa 1 (MDH1). La proteína arginina N-metiltransferasa CARM1 metila e inhibe la MDH1 al interrumpir su dimerización, que reprime la lanzadera malato-aspartato e inhibe la respiración mitocondrial de las células de cáncer de páncreas .
Mapa de ruta interactivo
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Ver también
Referencias
- Monty Krieger; Matthew P. Scott; Matsudaira, Paul T .; Lodish, Harvey F .; Darnell, James E .; Lawrence Zipursky; Kaiser, Chris; Arnold Berk. Biología celular molecular, quinta edición . San Francisco: WH Freeman. ISBN 0-7167-4366-3 .