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| グリセロール-3-リン酸脱水素酵素（NAD +） | |||||||||
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 ヒトグリセロール-3-リン酸脱水素酵素1の結晶構造。[1] | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 1.1.1.8 | ||||||||
| CAS番号 | 9075-65-4 | ||||||||
| データベース | |||||||||
| インテンズ | IntEnzビュー | ||||||||
| ブレンダ | BRENDAエントリー | ||||||||
| エクスパス | NiceZyme ビュー | ||||||||
| ケッグ | KEGGエントリー | ||||||||
| メタサイク | 代謝経路 | ||||||||
| プリアモス | プロフィール | ||||||||
| PDB構造 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| 遺伝子オントロジー | アミゴー / クイックゴー | ||||||||
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| グリセロール-3-リン酸脱水素酵素（キノン） | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 1.1.5.3 | ||||||||
| CAS番号 | 9001-49-4 | ||||||||
| データベース | |||||||||
| インテンズ | IntEnzビュー | ||||||||
| ブレンダ | BRENDAエントリー | ||||||||
| エクスパス | NiceZyme ビュー | ||||||||
| ケッグ | KEGGエントリー | ||||||||
| メタサイク | 代謝経路 | ||||||||
| プリアモス | プロフィール | ||||||||
| PDB構造 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
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| NAD依存性グリセロール-3-リン酸脱水素酵素N末端 | |||||||||
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 アルスロバクター属 1c 株由来の n-(1-d-カルボキシルエチル)-l-ノルバリン脱水素酵素の結晶構造 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | NAD_Gly3P_dh_N | ||||||||
| パム | PF01210 | ||||||||
| ファム一族 | CL0063 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00740 | ||||||||
| SCOP2 | 1m66 / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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| NAD依存性グリセロール-3-リン酸脱水素酵素C末端 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 アーキオグロバス・フルギドゥス由来グリセロール-3-リン酸脱水素酵素の構造 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | NAD_Gly3P_dh_C | ||||||||
| パム | PF07479 | ||||||||
| ファム一族 | CL0106 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00740 | ||||||||
| SCOP2 | 1m66 / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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グリセロール-3-リン酸脱水素酵素（GPDH ）は、ジヒドロキシアセトンリン酸（別名グリセロンリン酸、旧式）からsn-グリセロール3-リン酸への可逆的な酸化還元変換を触媒する酵素です。[2]
グリセロール-3-リン酸デヒドロゲナーゼは、炭水化物代謝と脂質代謝をつなぐ主要な役割を果たします。また、ミトコンドリアの電子伝達系に電子を供給する主要な酵素でもあります。
グリセロール-3-リン酸脱水素酵素の古い用語には、アルファグリセロール-3-リン酸脱水素酵素(アルファGPDH) やグリセロールリン酸脱水素酵素(GPDH) などがあります。ただし、グリセロール-3-リン酸脱水素酵素は、アルコールではなくアルデヒドを基質とするグリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素(GAPDH)とは異なります。
代謝機能
GPDHは脂質生合成において重要な役割を果たしている。ジヒドロキシアセトンリン酸をグリセロール3-リン酸に還元することで、GPDHはグリセロール3-リン酸を速やかに脱リン酸化してグリセロールにする。[3]さらに、GPDHはミトコンドリア内膜の酸化還元電位の維持に関与する酵素の一つである。[3]
反応
NAD + / NADH 補酵素カップルは、代謝酸化還元反応の電子貯蔵庫として機能し、ある反応から別の反応へと電子を運びます。[5]これらの代謝反応のほとんどはミトコンドリアで起こります。NAD +を再生してさらに使用するには、細胞質内のNADHプールを再酸化する必要があります。ミトコンドリア内膜はNADHとNAD+の両方に対して不浸透性であるため、これらは細胞質とミトコンドリアマトリックスの間で自由に交換できません。[4]
この還元当量を膜を越えて輸送する 1 つの方法は、グリセロール 3 リン酸シャトルであり、これには GPDH の 2 つの形式が使用されます。
- 細胞質GPDH（GPD1）は、細胞質に面したミトコンドリアの外膜に局在し、ジヒドロキシアセトンリン酸をグリセロール-3-リン酸に還元する反応を触媒します。
- 連動して、ミトコンドリアGPDH（GPD2）は、細胞質を見下ろすミトコンドリア内膜の外表面に埋め込まれ、グリセロール-3-リン酸のジヒドロキシアセトンリン酸への酸化を触媒します。[6]
細胞質（可溶性）およびミトコンドリア GPDH によって触媒される反応は次のとおりです。
バリエーション
GPDH には 2 つの形式があります。
以下のヒト遺伝子は、GPDH 酵素活性を持つタンパク質をコードします。
GPD1
細胞質グリセロール-3-リン酸脱水素酵素（GPD1）は、ジヒドロキシアセトンリン酸をグリセロール-3-リン酸に還元するNAD +依存性酵素[8]です。同時に、NADHは次の反応で NAD +に酸化されます。
その結果、NAD+が再生され、さらなる代謝活動が行われます。
GPD1は2つのサブユニットから構成されており[9] 、以下の相互作用を通じて ジヒドロキシアセトンリン酸およびNAD+と反応します。
図 4. 推定活性部位。DHAP のリン酸基は Arg269 の側鎖によって半分囲まれており、Arg269 および Gly268 と水素結合によって直接相互作用します (図示せず)。保存された残基 Lys204、Asn205、Asp260、および Thr264 は、安定した水素結合ネットワークを形成します。その他の水素結合ネットワークには、残基 Lys120 および Asp260 のほか、整然とした水分子 (B 因子 16.4 Å2) が含まれ、Gly149 および Asn151 と水素結合します (図示せず)。これら 2 つの静電ネットワークでは、Lys204 の ε-NH 3 +基のみが DHAP の C2 原子 (3.4 Å) に最も近いです。[1]
GPD2
ミトコンドリアグリセロール-3-リン酸脱水素酵素（GPD2）は、グリセロール-3-リン酸からジヒドロキシアセトンリン酸への不可逆的な酸化を触媒し、同時にFADから電子伝達系に2つの電子を伝達します。GPD2は4つの同一のサブユニットで構成されています。[10]
環境ストレスへの対応
- 研究によると、GPDH はpH の変化にほとんど影響されず、特定のpH条件下では GPD1 も GPD2 も有利にならないことが示されています。
- 高塩濃度（例：NaCl）では、培地の塩分濃度の上昇に応じてグリセロールが蓄積されるため、GPD1 の活性は GPD2 よりも高まります。
- 温度の変化はGPD1にもGPD2にも有利には働かないようだ。[11]
グリセロール-3-リン酸シャトル
細胞質型はミトコンドリア型グリセロール-3-リン酸脱水素酵素と協調して働く。細胞質型酵素による細胞質NADHの酸化により、ジヒドロキシアセトンリン酸からグリセロール-3-リン酸が生成される。グリセロール-3-リン酸がミトコンドリア外膜を通過すると、キノンを酸化剤として、FADを補因子として使用するグリセロール-3-リン酸脱水素酵素の別のアイソフォームによって酸化される。その結果、ATP 1分子に相当するエネルギーの純損失が発生する。[7]
これらの酵素の複合的な作用により、NAD+ / NADH比が維持され、代謝が継続的に行われます。
病気における役割
GPDH はNAD+ / NADH電位を維持するという基本的な役割と、脂質代謝における役割を担っており、肥満などの脂質不均衡疾患の要因となっています。
- GPDH活性、特にGPD2の増強はグリセロール産生の増加につながる。グリセロールは脂質代謝の主要サブユニットであるため、その過剰は細胞レベルでトリグリセリド蓄積の増加につながりやすい。その結果、脂肪組織が形成され、肥満につながる脂肪の蓄積につながる傾向がある。[12]
- GPDHはブルガダ症候群にも関与していることがわかっています。GPD1をコードする遺伝子の変異は、電子伝達系に欠陥を引き起こすことが証明されています。細胞内のNAD+ / NADHレベルとのこの衝突は、心臓のナトリウムイオンチャネル調節の欠陥に寄与し、乳児期に致命的な不整脈を引き起こす可能性があると考えられています。[13]
薬理学的標的
G3P脱水素酵素のミトコンドリアアイソフォームは、 2型糖尿病の第一選択薬であるメトホルミンによって阻害されると考えられている。 [14]
生物学研究
サルコファガ・バルバタは、ミトコンドリアにおける L-3-グリセロリン酸の酸化を研究するために使用されました。L-3-グリセロリン酸は、ピルビン酸とは異なり、ミトコンドリアマトリックスに入らないことが分かりました。これは、ミトコンドリアの内膜にある L-3-グリセロリン酸フラボタンパク質酸化還元酵素の位置を特定するのに役立ちます。
構造
グリセロール-3-リン酸脱水素酵素は2つのタンパク質ドメインから構成されています。N末端ドメインはNAD結合ドメインであり、C末端は基質結合ドメインとして機能します。[15]しかし、GAPDHはRNA結合や安定性の調節を含むいくつかの副次的な活性を示すことができるため、二量体および四量体の界面残基はGAPDH-RNA結合に関与しています。[16]
参照
- 基質ページ:グリセロール 3-リン酸、ジヒドロキシアセトンリン酸
- 関連トピック:グリセロールリン酸シャトル、クレアチンキナーゼ、解糖、糖新生
参考文献
- ^ ab PDB : 1X0V ; Ou X, Ji C, Han X, Zhao X, Li X, Mao Y, Wong LL, Bartlam M, Rao Z (2006年3月). 「ヒトグリセロール3リン酸脱水素酵素1（GPD1）の結晶構造」. Journal of Molecular Biology . 357 (3): 858– 69. doi :10.1016/j.jmb.2005.12.074. PMID 16460752.
- ^ Ou X、Ji C、Han X、Zhao X、Li X、Mao Y、Wong LL、Bartlam M、Rao Z (2006 年 3 月)。「ヒトグリセロール 3-リン酸脱水素酵素 1 (GPD1) の結晶構造」。Journal of Molecular Biology。357 ( 3): 858– 69。doi :10.1016/ j.jmb.2005.12.074。PMID 16460752 。
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さらに読む
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外部リンク
- 同等のエントリ:
- 米国国立医学図書館の医学件名標目表(MeSH)における alphaGPDH
- GPDH
- 酵母ゲノムデータベース GO 用語: GPDH 2007-12-24 にWayback Machineでアーカイブ
