A mitokondriális malát-dehidrogenáz, más néven malát-dehidrogenáz 2 az MDH2 gén által kódolt enzim.
A malát-dehidrogenáz a malát oxálacetáttá való reverzibilis oxidációját katalizálja a /NADH kofaktorrendszert használva a citromsavciklusban. A gén által kódolt fehérje a mitokondriumokba kerül, és fontos szerepet játszik a malát-aszpartát útban, mely a citoszol és a mitokondriumok közti anyagcsere-koordinációval történik.
Szerkezet Az MDH2 dimer, ami fontos kapcsolatot jelent a fehérje stabilitása és enzimaktivitása közt. Minden alegység 2 szerkezetileg és funkcionálisan eltérő doménből áll. Az első a párhuzamos lapokból álló (Rossmann-redős) N-terminális -kötő domén, melynek magja 4 β-redőből és 1 α-hélixből áll. A másik domén C-terminális, és a szubsztrátkötő helyet és a katalitikus aminosavakat tartalmazza. Az aktív hely a két domén közti üregben van. Krisztallográfiai alapon ismert a dimer belső felszíne is, mely elsősorban α-hélixekből áll, melyek kompakt kölcsönhatást biztosítanak. E dimerfehérjék aktív helyei egymástól jól elkülönülnek. Az aktív hely mindkét humán MDH-izoformában állandósult, ahol a szubsztrátot 1 hisztidin, 1 aszparagin és 3 arginin köti. bélyegkép|A humán mitokondriális malát-dehidrogenáz AlphaFold által levezetett szerkezete (AF-P40926-F1-v4). Kiemelt aminosavak: R104, R110, N142, R176, H208. Ezek érintettek a citráthoz és -maláthoz hasonló szubsztrátokkal való hidrogénkötés-kialakításban. Funkció Mivel a malát-dehidrogenáz szorosan kapcsolódik a citromsavciklushoz, szabályozása is erősen függ annak termékeitől. A citrát komplex módon befolyásolja az MDH-aktivitást: az oxálacetát-redukciót inhibeálja, és a malátoxidációt is inhibeálja, de csak alacsony malát- vagy -koncentráció esetén. Bár az oxálacetáthoz hasonlók hidrogénkötő jellemzői, az 1-gyel több karboxilcsoport kompetitív inhibícióhoz vezet a NADH-hoz képest, mely a kofaktor nikotinamid-gyűrűjének sztérikus gátlásának következménye lehet. Magas malát- és -koncentrációk (10, illetve ) esetén a citrát az MDH2-aktivitást növelheti. Mindhárom effektor (malát, oxálacetát és citrát) azonos feltételezett allosztérikus helyhez köt. Az MDH2-t ezenkívül kompetitíven gátolja az ATP és más adenozinnukleotidok a Rossmann-redős domén elfoglalásával, meggátolva a /NADH-kötést és stabilizálva a dimerszerkezetet a katalitikusan kedvező tetramerhez képest. A mitokondriális malát-dehidrogenázról szóló tanulmányok az inaktivációs folyamatok módjáról is szólnak. Az MDH2 oligomer szerkezete számos biológiai következménnyel jár: egyes tanulmányok szerint a dimer fontos az enzimaktivitáshoz. Először ütemes rendezett mechanizmust feltételeztek, melyben minden alegység váltakozik aktív és segítő állapot közt, de mindkettő szükséges az aktivitáshoz. Ez inaktív monomert tartalmaz, és ezt jelentős enzimaktivitás-csökkenést kimutató tanulmányok alátámasztották. Az MDH2-vel végzett kísérletek kimutatták, hogy az enzim komplexként is allosztérikusan szabályzott: a mitokondriális aszpartát-aminotranszferáz az oxoglutarát-dehidrogenáz-komplexszel kapcsolatba léphet, és az MDH2 e kettős komplexszel hármas komplexet alkotva kapcsolódhat. E hármas komplex az oxoglutarát-dehidrogenáz-komplexnek az aminotranszferáz jelenlétében lehetővé teszi a glutamát általi malátoxidáció-gátlás csökkentését. Így a glutamát reagálhat az aminotranszferázzal az MDH általi oxálacetát-termelés gátlása nélkül. A glutamát oxoglutaráttá alakítását megkönnyítheti ez, mivel a hármas komplexben az oxálacetát közvetlenül átadható a malát-dehidrogenázról az aminotranszferázra. Ezenkívül a malát-dehidrogenáz e két enzimmel való kapcsolata javítja az aktivitását a malát Km-ének csökkentésével. Az aminotranszferáz potenciális képessége az oxoglutarát oxoglutarát-dehidrogenáz-komplexre való közvetlen transzferjére e többenzimes rendszerben, valamint a szukcinil-CoA, e transzfer egyik termékének képessége a citrát-szintáz inhibíciójára az oxoglutarát és a citrát magas szintjének megakadályozásában játszhat szerepet. Ez fenntarthatja a többenzimes rendszer katalitikus aktivitását, mivel az oxoglutarát és a citrát allosztérikusan gátolják a malát-dehidrogenázt, és leválasztják az enzimet a többenzimes rendszerről.
Klinikai jelentőség Az MDH2 gén mutációi több rákkal – például méhrákkal, prosztatarákkal, feokromocitómával és más paragangliómákkal függnek össze. Például magasabb expresszióját mutatták ki doxorubicinrezisztens méhráksejtekben, és hozzájárulhat a gyógyszerrezisztenciához. Mivel az MDH2 fontos az ATP-termelésben szerepet játszó malát-aszpartát útban, túlexpressziója további energiát biztosíthat a P-glikoproteinnek, lehetővé téve a kemoterápiás szerek sejtből való eltávolítását. Ugyanígy hozzájárul a prosztatarákban a docetaxelrezisztenciához a JNK-útban, és knockdownja csökkenti az ATP-szintet, és növeli a gyógyszerszenzitivitást. Így az MDH2 hatékony terápiás célpont lehet a rákkezelés javításához.
Jegyzetek
Kategória:Citromsavciklus