Co to jest syntaza cytrynianowa?
Enzym syntaza cytrynianowa katalizuje pierwszy etap w komórkowym procesie metabolicznym zwanym cyklem kwasu cytrynowego. Proces ten zachodzi w większości komórek zwierzęcych, roślinnych i bakteryjnych, wytwarzając energię komórkową na całe życie, w postaci cząsteczki zwanej ATP. Pierwszy etap tej reakcji łańcuchowej wykorzystuje produkty metabolizmu cukru do wytworzenia substancji zwanej cytrynianem, która jest następnie przetwarzana w celu uzyskania energii. Podobnie jak wiele enzymów, syntaza cytrynianowa musi najpierw związać się z określoną cząsteczką, jej substratem, zanim stanie się chemicznie aktywna.
Syntaza cytrynianowa jest wytwarzana w prawie każdym typie komórki. Jest to katalizator, który inicjuje pierwszy etap podstawowej reakcji metabolicznej znanej jako cykl kwasu cytrynowego lub cykl Krebsa, który występuje we wszystkich organizmach wymagających tlenu do metabolizmu. Cykl kwasu cytrynowego wytwarza ATP, cząsteczkę wykorzystywaną do napędzania podstawowych procesów żywych komórek, takich jak oddychanie i rozmnażanie. Syntaza cytrynianowa jest pierwszym enzymem w długim łańcuchu katalizatorów dla cyklu Krebsa, a wytwarzana ilość reguluje szybkość, z jaką może przebiegać cały cykl.
Jak wszystkie enzymy, syntaza cytrynianowa ma specyficzną strukturę białkową, która umożliwia jej katalizowanie reakcji. Istnieje w ciele w dwóch odrębnych stanach w oparciu o jego konformację lub kształt: odmiana aktywna i nieaktywna. Podczas glikolizy glukoza cukrowa pochodząca z pożywienia jest metabolizowana do różnych substancji chemicznych, w tym dwóch cząsteczek octanu, które pomagają zainicjować cykl Krebsa. Po związaniu z cząsteczką szczawiooctanu syntaza cytrynianowa zmienia swoją konformację i otwiera region na swojej powierzchni, z którym wiąże się acetylo-CoA.
Mechanizm syntazy cytrynianowej wymaga aktywacji, która zachodzi, gdy wiąże się ze związkiem zwanym jego substratem, w tym przypadku szczawiooctanem, w procesie zwanym dopasowaniem indukowanym. Nieaktywna konformacja syntazy cytrynianowej jest znana jako jej forma otwarta. Podobnie jak inne białka, enzym ten składa się z wielu cząsteczek aminokwasów. Kiedy wiąże się ze szczawiooctanem, zmienia się kształt, gdy pewne aminokwasy są ze sobą połączone, zamykając się i tworząc rodzaj koła wokół podłoża. Ta zamknięta forma to kształt aktywacji, który umożliwia kontynuowanie cyklu kwasu cytrynowego.
Gdy enzym wiąże się z acetylo-CoA, przyłącza część cząsteczek acetylu do szczawiooctanu, jednocześnie chemicznie usuwając odcinek CoA. Przeniesiona część, cząsteczka octanu z dwoma atomami węgla, jest następnie wiązana do szczawiooctanu, syntezując nowy sześciowęglowy związek o nazwie cytrynian. Ta reakcja umożliwia przesunięcie atomów węgla w związkach dalej w dół cyklu kwasu cytrynowego w łatwo transportowalnej cząsteczce, gdzie będą one uczestniczyć w szeregu przemian metabolicznych, w których komórka wytwarza więcej ATP.