ซิเตรตซินเทสคืออะไร?

เอนไซม์ซิเตรตซิเตรทจะกระตุ้นขั้นตอนแรกในกระบวนการเมตาบอลิซึมของเซลล์ที่เรียกว่าวัฏจักรกรดซิตริก กระบวนการนี้เกิดขึ้นในสัตว์พืชและเซลล์แบคทีเรียส่วนใหญ่ผลิตพลังงานเซลล์เพื่อชีวิตในรูปของโมเลกุลที่เรียกว่า ATP ขั้นตอนแรกของปฏิกิริยาลูกโซ่นี้ใช้ผลิตภัณฑ์ของการเผาผลาญน้ำตาลเพื่อผลิตสารที่เรียกว่าซิเตรตซึ่งจะถูกประมวลผลต่อไปเพื่อให้พลังงาน เช่นเดียวกับเอนไซม์หลายตัวซิเตรตซิเตรสจะต้องจับกับโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจงเป็นสารตั้งต้นก่อนที่จะมีปฏิกิริยาทางเคมี

ซิเตรตซิเตรตนั้นผลิตได้ในเกือบทุกเซลล์ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เริ่มต้นขั้นตอนแรกของปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมพื้นฐานที่เรียกว่าวัฏจักรกรดซิตริกหรือวงจร Krebs ซึ่งเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่ต้องใช้ออกซิเจนในการเผาผลาญ วงจรกรดซิตริกผลิต ATP ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงในกระบวนการพื้นฐานของเซลล์ที่มีชีวิตเช่นการหายใจและการสืบพันธุ์ ซิเตรตซิเตรสเป็นเอนไซม์ตัวแรกในสายโซ่ยาวของตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับวงจร Krebs และปริมาณที่ผลิตจะควบคุมอัตราที่วงจรทั้งหมดสามารถดำเนินการต่อไปได้

เช่นเดียวกับเอนไซม์ทั้งหมดซิเตรตซิเตสมีโครงสร้างโปรตีนเฉพาะที่ช่วยให้สามารถเร่งปฏิกิริยา มันมีอยู่ในร่างกายในสองสถานะที่แยกจากกันขึ้นอยู่กับโครงสร้างหรือรูปร่าง: ความหลากหลายที่ใช้งานและไม่ใช้งาน ในระหว่าง glycolysis น้ำตาลกลูโคสที่ได้จากอาหารถูกเผาผลาญเป็นสารเคมีต่าง ๆ รวมถึงโมเลกุลของอะซิเตทสองโมเลกุลที่ช่วยเริ่มวงจร Krebs เมื่อถูกมัดด้วยโมเลกุลของ oxaloacetate ซิเตรตซิเตรทจะเปลี่ยนโครงสร้างและเปิดพื้นที่บนพื้นผิวของมันซึ่ง acetyl-CoA ผูกไว้

กลไกของซิเตรตซิเตรตนั้นจำเป็นต้องมีการกระตุ้นซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมันจับกับสารประกอบที่เรียกว่าสารตั้งต้นในกรณีนี้ oxaloacetate ในกระบวนการที่เรียกว่าพอดี โครงสร้างที่ไม่ใช้งานของซิเตรตซิเตรทเรียกว่าแบบฟอร์มเปิด เช่นเดียวกับโปรตีนอื่น ๆ เอนไซม์นี้ประกอบด้วยโมเลกุลของกรดอะมิโนจำนวนมาก เมื่อมันจับกับ oxaloacetate รูปร่างจะเปลี่ยนไปเมื่อกรดอะมิโนบางตัวถูกเชื่อมโยงเข้าด้วยกันแล้วทำการปิดและก่อตัวเป็นวงกลมรอบ ๆ พื้นผิว รูปแบบปิดนี้เป็นรูปร่างการเปิดใช้งานที่ช่วยให้รอบกรดซิตริกเพื่อดำเนินการต่อ

เมื่อเอนไซม์มีพันธะกับ acetyl-CoA มันจะยึดส่วนหนึ่งของโมเลกุลอะเซทิลีนกับ oxaloacetate ในขณะเดียวกันก็ทำการกำจัดส่วน CoA ออกด้วยเคมี ส่วนที่ถูกถ่ายโอนซึ่งเป็นโมเลกุลอะซิเตทที่มีคาร์บอนสองตัวจะถูกจับกับ oxaloacetate สังเคราะห์สารประกอบหกคาร์บอนใหม่ที่เรียกว่าซิเตรต ปฏิกิริยานี้ช่วยให้อะตอมของคาร์บอนในสารประกอบถูกเคลื่อนไปไกลกว่าวัฏจักรกรดซิตริกในโมเลกุลที่เคลื่อนย้ายได้ง่ายซึ่งพวกมันจะมีส่วนร่วมในชุดของการเปลี่ยนแปลงการเผาผลาญโดยที่เซลล์สร้าง ATP มากขึ้น