Descarboxilación del Piruvato

DESCARBOXILACIÓN DEL PIRUVATO

›---> La conexión entre la llamada fase anaeróbica de la glucólisis, en donde se metaboliza la glucosa para convertirla en 2 moléculas de ácido pirúvico, con la fase aeróbica de la glucólisis, que llevará la degradación de la glucosa hasta CO2 y H2O en el Ciclo de Krebs, consiste en la descarboxilación oxidativa del piruvato a Acetil-CoA.

- La conversión del piruvato a Acetil-CoA por la acción de la Piruvato Deshidrogenasa es un punto crítico del metabolismo, particularmente en el hígado, puesto que disminuye la posibilidad de que el piruvato se reconvierta en glucosa o en ácido láctico.
- La conversión a Acetil-CoAcompromete al piruvato a entrar al ciclo de Krebs

- Proceso intramitocondrial que permite la formación de Acetil-CoA a partir del Piruvato. 

- Produce NADH+H aprovechable en la cadena respiratoria.

- Libera CO2
- En las células eucariotas la descarboxilación del piruvato para producir Acetil-CoA, se realiza dentro de las mitoncodrias. Esto requiere que el piruvato sea transportado a través de la membrana mitocondrial.
- Se sabe que el transporte del piruvato se hace por medio de una proteína transportadora y requiere gasto de energía.
- Una vez dentro de la mitocondria el piruvato es rápidamente descarboxilado y convertido en Acetil-CoA. Esta reacción es irreversible y atrapa la Acetil-CoA en el interior de la mitocondria.
- Tiene lugar en la matriz mitocondrial con la finalidad de que sus productos sean rápidamente aprovechados por el ciclo de krebs o la cadena transportadora de electrones. 
- Presenta una regulación alostérica; si es elevada la enzima se inhibe y si es baja la enzima se activa.
- El piruvato tiene 3C

- Participa 3 enzimas y 5 coenzimas formando un complejo funcional.

ENZIMAS:

1. Pirivato deshidrogenasa (E1): Produce la eliminación del átomo de carbono del piruvato. Requiere pirofosfato de tiamina como cofactor y origina un acetaldehído, de manera similar a la fermentación alcohólica. 
2. Dihidrolipoil transacetilasa (E2): Emplea 2 lipoamidas como cofactores enzimáticos, que utiliza para transferir el acetaldehído a una molécula de coenzima A, a la vez que lo oxida generando el Acetil-CoA.
3. Dihidrolipoil deshidrogenasa (E3): Ayuda en la regeneración de las lipoamidas de la dihidrolipoil transacetilasa. Finalmente los electrones de la oxidación serán cedidos por el FADH2 a una molécula de NAD formando NADH+H. 

COENZIMAS: 

1. Tiamina pirofosfato (se fosforiló); vitamina B1
2. FAD (Flavin adenin dinucleotido; vitamina B2)
3. NAD (Nicotinamida adenina dinucleótido; vitamina B3)
4. Coenzima A (Ácido pantoténico; vitamina B5)
5. Lipoamida (Ácido lipoico; ácido graso)

Formación de complejos: 

E1 = Piruvato deshidrogenasa

• Es el paso límitante de toda reacción de conversión.
• Requiere Tiamina (Vitamina B1) pirofosfato como cofactor. 
• La enzima está formada por 24 subunidades en procariotas y 30 en eucariotas. 

E2 = Dihidrolipoil transacetilasa

• Es la enzima + compleja del grupo.
• Esta formada por 24 subunidades en procariotas y 60 en eucariotas. 

E3 = Dihidrolipoil deshidrogenasa

• Parte más sencilla del complejo
• Formada por 12 subunidades tanto en procariotas como eucariotas 
• Para que la reacción continue se requiere reformar la Lipoil-CoA, para lo cual el ácido lipoico (lipoamida) debe ser oxidado nuevamente. 

Reacciones

Reacción 1: Piruvato + Tiamina pirofosfato ---(piruvato deshidrogenasa, E1)---> Hidroxietil-TPP + CO2

El piruvato reacciona con tiamina pirofosfato (TPP) en la enzima piruvato deshidrogenasa (E1) del complejo. Este proceso escinde CO2 y genera acetaldehído unido a TPP o hidroxietilamina. 

- Reacción + lenta del proceso.

- La enzima lleva 2H que va a meter en el grupo hidroxilo. 

Reacción 2: Hidroexietilamina + Lipoamida ---(dihidrolipoil transacetilasa, E2)---> TPP + Acetil-lipoamida

La hidroexietilamina reacciona con la lipoamida en una oxidación que genera acetil-lipoamida (catalizada por la dihidrolipoamida aciltransferasa, E2). El oxidante es el grupo disulfuro de la lipoamida que se reduce a sulfhidrilo. El otro azufre se liga al acetil. El ácido lipoico está unido a una lisina específica de la dihidrolipoil transacetilasa. Esta posición de la lipoamida se encuentra en una cadena flexible de aminoácidos que le permiten rotar de un sitio activo al otro. 

Reacción 3: Acetil-lipoamida + CoA-SH ---(dihidrolipoil transacetilasa, E2)---> Dihidrolipoamida + Acetil-CoA

La acetil-lipoamida continua en la dihidrolipoil transacetilasa, donde reacciona con el cofactor CoA-SH. El Acetil de la Acetil-lipoamida es transferido a la CoA, que se oxida y conserva el enlace tioéster rico en energía y se restablece la dihidrolipoamida, que se reduce al adquirir de nuevo el sulfhidrilo. La Acetil-CoA se libera al interior de la matriz mitoncondrial. 

Reacción 4: Dihidrolipoamida + NAD ---(dihidrolipoil deshidrogenasa, E3)---> Lipoamida + NADH+H

La última reacción la cataliza la dihidrolipoil deshidrogenasa, donde se reestablece en el enlace disulfuro de la lipoamida para hacerla reactiva nuevamente. Para ello, se emplea a FAD como intermediario, que se reduce a FADH2 y oxida los sulfuros (que luego se enlazan nuevamente). Finalmente el FADH2 reacciona con NAD, que se reduce a NADH+H y se libera, restituyendo a FAD para una nueva reacción. 

REGULACIÓN

1. Por anapleurosis ----- Por inhibición competitiva 
2. Fosforilada o forma inactiva ---- Desfosforilada o forma activa
3. Por actividad endócrina 

Regulación del piruvato deshidrogenasa

• Modificaciones alostéricas: Por sus productos finales / Acetil CoA y NADH (ATP)
• Modificaciones covalentes: Por fosforilación (cinasa) / Por desfosforilación (fosfatasa).

Productos:

- Acetil CoA y CO2

Enfermedad ligada:

Deficiencia de Piruvato deshidrogenasa 

- Niños que la presentan tienen retraso en el desarrollo, tono muscular reducido, ataxia y convulsiones. Algunos tiene  malformaciones cerebrales congénitas.