Цикл глиоксилата (вовлеченные этапы, значение и регулирование)

• У растений, некоторых беспозвоночных и некоторых микроорганизмов (в том числе кишечная палочка и дрожжи), ацетат может служить как энергетически богатым топливом, так и источником фосфоенолпирувата для синтеза углеводов.
• Эти организмы оснащены метаболическим механизмом, называемым глиоксилатный цикл превращать жиры в углеводы.
• Ханс Корнберг а также Нил Мэдсен выяснил этот путь в лаборатории Ганса Кребса.
• Ферменты гилоксилатного цикла катализируют чистое превращение ацетата в сукцинат или другие четырехуглеродные промежуточные соединения цикла лимонной кислоты.
• Если клетка не может преобразовать ацетат в фосфоенолпируват, ацетат (полученный из жирных кислот и определенных аминокислот) не может служить исходным материалом для глюконеогенного пути, который ведет от фосфоенолпирувата к глюкозе.
• Позвоночные животные (включая человека) не могут преобразовывать жирные кислоты или полученный из них ацетат в углеводы, поскольку им не хватает ферментов глиоксилатного цикла.

Включенные шаги:

• Глиоксилатный цикл считается анаболическим вариантом цикла лимонной кислоты.
• В нем есть два уникальных фермента; изоцитратлиаза а также малатсинтаза которые обходят некоторые реакции цикла TCA.
• Цикл глиоксилата включает следующие этапы:

1. Конденсация ацетил-КоА с оксалоацетатом с образованием цитрата:
   • Ацетил-КоА, полученный либо из ацетата, либо путем β-окисления жирных кислот, входит в цикл TCA и конденсируется с оксалоацетатом с образованием цитрата.
2. Изомеризация цитрата в изоцитрат:
   • Цитрат изомеризуется в изоцитрат в цикле TCA.
3. Расщепление изоцитрата на сукцинат и глиоксилат:
   • Это реакция обхода цикла TCA.
   • В отличие от расщепления изоцитрата изоцитратдегидрогеназа в цикле TCA, здесь изоцитрат расщепляется изоцитратлиаза с образованием сукцината и глиоксилата.
4. Конденсация глиоксилата с ацетил-КоА с образованием малата:
   • Сукцинат далее метаболизируется в цикле TCA.
   • Затем глиоксилат конденсируется со второй молекулой ацетил-КоА с образованием малата, катализируемого малатсинтаза.
5. Окисление малата с образованием оксалоацетата:
   • Впоследствии малат окисляется до оксалоацетата ферментом малатдегидрогеназа.
   • Затем оксалоацетат начинает еще один виток цикла.

* Две молекулы ацетил-КоА входят в каждый цикл глиоксилата и производят одну молекулу сукцината, которая затем становится доступной для биосинтетических целей.

Значение глиоксилатного цикла:

• Это обходная реакция цикла TCA.
• Оксалоацетат, образующийся на этом пути, может быть использован для синтеза глюкозы посредством глюконеогенеза.
• Это происходит у бактерий, когда они выращиваются в источнике углерода, богатом ацетатом (ацетат является единственным источником углерода).
• Этот путь очень важен для прорастающих семян, где хранящиеся триацилглицерины (жир) превращаются в сахара для удовлетворения энергетических потребностей.
• Когда высшие жирные кислоты окисляются до ацетил-КоА без образования пируватов, тогда ацетил-КоА входит в глиоксилатный цикл..

Скоординированная регуляция циклов глиоксилата и TCA:

• Регулирование активности изоцитратдегидрогеназы определяет распределение изоцитрата между циклами глиоксилата и лимонной кислоты.
• Когда фермент инактивирован фосфорилированием (специфической протеинкиназой), изоцитрат вступает в биосинтетические реакции через глиоксилатный цикл.
• Когда фермент активируется дефосфорилированием (определенной фосфатазой), изоцитрат входит в цикл TCA и вырабатывается АТФ.

Цикл глиоксилата (вовлеченные этапы, значение и регулирование)

Использованная литература:

1. Ленингер, А.Л., Нельсон, Д.Л., и Кокс, М.М. (2000). Принципы биохимии Ленингера. Нью-Йорк: Worth Publishers