Wat is citraatsynthase?

Het enzym citraatsynthase katalyseert de eerste stap in een cellulair metabolisch proces dat de citroenzuurcyclus wordt genoemd. Dit proces vindt plaats in de meeste dierlijke, plantaardige en bacteriële cellen en produceert levenslange cellulaire energie in de vorm van een molecuul dat ATP wordt genoemd. De eerste stap van deze kettingreactie gebruikt de producten van het suikermetabolisme om een ​​stof genaamd citraat te produceren, die vervolgens verder wordt verwerkt om energie op te leveren. Zoals veel enzymen moet citraatsynthase eerst binden aan een specifiek molecuul, het substraat, voordat het chemisch actief wordt.

Citraatsynthase wordt in bijna elk celtype geproduceerd. Het is de katalysator die de eerste stap van de basische metabole reactie initieert, bekend als de citroenzuurcyclus of de Krebs-cyclus, die voorkomt in alle organismen die zuurstof nodig hebben voor het metabolisme. De citroenzuurcyclus produceert ATP, een molecuul dat wordt gebruikt om de basisprocessen van levende cellen te voeden, zoals ademhaling en reproductie. Citraatsynthase is het eerste enzym in de lange keten van katalysatoren voor de Krebs-cyclus, en de geproduceerde hoeveelheid regelt de snelheid waarmee de hele cyclus kan doorgaan.

Zoals alle enzymen heeft citraatsynthase een specifieke eiwitstructuur waarmee het reacties kan katalyseren. Het bestaat in het lichaam in twee afzonderlijke toestanden op basis van zijn conformatie of vorm: een actieve en inactieve variëteit. Tijdens glycolyse is de suiker glucose, afgeleid van voedsel, gemetaboliseerd tot verschillende chemicaliën, waaronder twee acetaatmoleculen die helpen bij het initiëren van de Krebs-cyclus. Wanneer gebonden door een molecule van oxaloacetaat, verandert citraatsynthase zijn conformatie en opent een gebied op zijn oppervlak waaraan het acetyl-CoA bindt.

Het mechanisme van citraatsynthase vereist activering, die optreedt wanneer het bindt aan een verbinding die het substraat wordt genoemd, in dit geval oxaloacetaat, in een proces dat een geïnduceerde fit wordt genoemd. De inactieve conformatie van citraatsynthase staat bekend als de open vorm. Net als andere eiwitten bestaat dit enzym uit vele moleculen aminozuren. Wanneer het bindt aan oxaloacetaat, wordt de vorm veranderd omdat bepaalde aminozuren aan elkaar worden gekoppeld, zich sluiten en een soort cirkel rond het substraat vormen. Deze gesloten vorm is de activeringsvorm waarmee de citroenzuurcyclus kan worden voortgezet.

Zodra het enzym is gebonden aan acetyl-CoA, hecht het een deel van de acetylmoleculen aan oxaloacetaat, terwijl het tegelijkertijd de CoA-sectie chemisch verwijdert. Het overgebrachte deel, een acetaatmolecuul met twee koolstofatomen, wordt vervolgens gebonden aan oxaloacetaat, waarbij een nieuwe zes-koolstofverbinding wordt gevormd die citraat wordt genoemd. Door deze reactie kunnen de koolstofatomen in de verbindingen verder in de citroenzuurcyclus worden verplaatst in een gemakkelijk transporteerbaar molecuul, waar ze zullen deelnemen aan een reeks metabolische transformaties waardoor de cel meer ATP genereert.