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篇一：虛擬實驗報告

第一章 文獻綜述

1.1 丙酮酸脫氫酶概述

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體(Pyruvate Dehydrogenase Complex)催化丙酮酸不可逆的氧化脫羧轉(zhuǎn)化成乙酰輔酶A。該復(fù)合體是糖酵解的關(guān)鍵限速酶，產(chǎn)物乙酰輔酶A進入三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體在細胞能量代謝調(diào)控中的作用至關(guān)重要(Skorokhodova et al., 2011)。

在原核生物中，丙酮酸脫氫酶復(fù)合體存在于細胞質(zhì)中。在哺乳動物細胞中，丙酮酸脫氫酶復(fù)合體主要定位在線粒體上，整個復(fù)合體的各個組成酶都是由核基因編碼的，在核糖體上表達，轉(zhuǎn)運到線粒體中。高等植物細胞有兩種不同的丙酮酸脫氫酶復(fù)合體形式，一種是線粒體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體，另一種是定位在質(zhì)體基質(zhì)中的質(zhì)體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體。目前認為，線粒體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化反應(yīng)生成的乙酰輔酶A進入三羧酸循環(huán)徹底氧化產(chǎn)生能量，而質(zhì)體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化反應(yīng)生成的乙酰輔酶A則進入脂肪酸合成途徑(Bhavnani and Wallace, 1990)。

1.2 丙酮酸脫氫酶結(jié)構(gòu)研究

原核細胞如大腸桿菌的丙酮酸脫氫酶復(fù)合體由丙酮酸脫氫酶(E1，EC )、二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶(E2，EC 2)、二氫硫辛酸脫氫酶(E3，EC )組成，這三個組成酶都結(jié)合了不同的輔助因子，其中E1結(jié)合了輔助因子焦磷酸硫胺素(thiamin diphosphate，TPP)和Mg2+；E2的賴氨酸殘基上共價結(jié)合了硫辛酸(lipoic acid)；E3緊密結(jié)合了FAD分子。整個復(fù)合體由24個E2單體構(gòu)成核心框架結(jié)構(gòu)，24個E1單體和6個E3單體結(jié)合在E2核心框架上(Bosma et al., 1982)。

真核生物的丙酮酸脫氫酶復(fù)合體除了含有上述的E1、E2、E3外，還有調(diào)節(jié)它活性的丙酮酸脫氫酶激酶(Pyruvate Dehydrogenase Kinase)、丙酮酸脫氫酶磷酸酶(Pyruvate Dehydrogenase Phosphatase)以及E3結(jié)合蛋白(E3 Binding Protein)。整個復(fù)合體核心框架結(jié)構(gòu)由60個E2單體以及12個E3結(jié)合蛋白單體組成，在其周圍結(jié)合有20－30個E1異型四聚體(22)、6－12個E3同型二聚體、1－2個丙酮酸脫氫酶激酶同型/異型

22四聚體的形式存在，和亞單位的分子量分二聚體以及2－3個丙酮酸脫氫酶磷酸酶異型二聚體(Kresze and Ronft, 1981)。 人丙酮酸脫氫酶復(fù)合體E1是以位點位于和別是41和36 kDa。根據(jù)人E1的X-射線晶體結(jié)構(gòu)，輔助因子焦磷酸硫胺素和Mg2+的結(jié)合二個亞基之間的界面處的深溝內(nèi)。

(轉(zhuǎn)載于:www.zaIdian.cOM 在點 網(wǎng))人丙酮酸脫氫酶復(fù)合體E2含有四個結(jié)構(gòu)域：兩個硫辛酸結(jié)構(gòu)域(lipoyl domain)，每個硫辛酸結(jié)構(gòu)域的一個賴氨酸殘基上共價結(jié)合了一個輔助因子硫辛酸；一個亞基結(jié)合結(jié)構(gòu)

域(subunit-binding domain)，與E1相結(jié)合；一個核心結(jié)構(gòu)域(inner domain or core domain)，60個E2通過這個核心結(jié)構(gòu)域結(jié)合在一起。硫辛酸結(jié)構(gòu)域的賴氨酸殘基側(cè)鏈氨基和硫辛酸共價結(jié)合形成了一個長的“搖動的手臂”連接E1、E2和E3的活性中心，將底物和產(chǎn)物傳送到不同的活性中心。E2的四個結(jié)構(gòu)域之間由富含脯氨酸和丙氨酸的連接區(qū)域連接，連接區(qū)域的多肽鏈形成柔性的無規(guī)卷曲構(gòu)象。人丙酮酸脫氫酶復(fù)合體中的E3結(jié)合蛋白是一種和E2類似的亞基，它由一個硫辛酸結(jié)構(gòu)域、一個結(jié)合E3的亞基結(jié)合結(jié)構(gòu)域以及一個核心結(jié)構(gòu)域組成。目前，E2的整體三維結(jié)構(gòu)還沒有文獻報導(dǎo)，只得到了它的部分結(jié)構(gòu)域的三維結(jié)構(gòu)，如使用X-射線散射和電子顯微鏡技術(shù)測定的核心結(jié)構(gòu)域形成的多聚復(fù)合體的低分辨三維結(jié)構(gòu)(Schulze et al., 1991)。

和真核生物不同，大腸桿菌E1是同一單體形成的非對稱二聚體，E1單體由886個氨基酸殘基組成。焦磷酸硫胺素和Mg2+結(jié)合在二個亞基之間的界面處，E1的 N－末端結(jié)構(gòu)域(1－55氨基酸殘基)三維結(jié)構(gòu)無法在X-射線晶體衍射中得到，將E1的N－末端16－25、26－35、36－45氨基酸殘基分別去除的突變體沒有活性，而去除46－55氨基酸殘基的突變體仍保持活性；同時，對E1的7－15氨基酸殘基進行的點突變研究也證明E1的N-末端結(jié)構(gòu)域?qū)τ谡麄€大腸桿菌丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的活性以及E1和E2之間的結(jié)合非常重要。隨后的核磁共振研究發(fā)現(xiàn)N－末端結(jié)構(gòu)域和E2的亞基結(jié)合結(jié)構(gòu)域而不是硫辛酸結(jié)構(gòu)域結(jié)合。利用三維結(jié)構(gòu)預(yù)測軟件對這55個氨基酸序列進行預(yù)測，結(jié)果顯示它可能含有2個-螺旋，與E2的亞基結(jié)合結(jié)構(gòu)域的-螺旋相互結(jié)合(Arjunan et

總結(jié)

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