Navette malate-aspartate - Malate-aspartate shuttle
La navette malate-aspartate (parfois simplement la navette malate ) est un système biochimique de translocation des électrons produits pendant la glycolyse à travers la membrane interne semi - perméable de la mitochondrie pour la phosphorylation oxydative chez les eucaryotes . Ces électrons entrent dans la chaîne de transport d'électrons des mitochondries via des équivalents de réduction pour générer de l' ATP . Le système de navette est nécessaire car la membrane interne mitochondriale est imperméable au NADH , le principal équivalent réducteur de la chaîne de transport d'électrons. Pour éviter cela, le malate transporte les équivalents réducteurs à travers la membrane.
Composants
La navette se compose de quatre parties protéiques:
- malate déshydrogénase dans la matrice mitochondriale et l'espace intermembranaire.
- l'aspartate aminotransférase dans la matrice mitochondriale et l'espace intermembranaire.
- antiporteur malate-alpha-cétoglutarate dans la membrane interne.
- antiporteur glutamate-aspartate dans la membrane interne.
Mécanisme
La principale enzyme de la navette malate-aspartate est la malate déshydrogénase. La malate déshydrogénase est présente sous deux formes dans le système de navette: la malate déshydrogénase mitochondriale et la malate déshydrogénase cytosolique. Les deux malate déshydrogénases sont différenciées par leur emplacement et leur structure, et catalysent leurs réactions dans des directions opposées dans ce processus.
Premièrement, dans le cytosol, la malate déshydrogénase catalyse la réaction de l' oxaloacétate et du NADH pour produire du malate et du NAD + . Dans ce processus, deux électrons générés à partir de NADH, et un H + qui l' accompagne , sont attachés à l'oxaloacétate pour former du malate.
Une fois le malate formé, le premier antiporteur (malate -alpha-cétoglutarate ) importe le malate du cytosol dans la matrice mitochondriale et exporte également l'alpha-cétoglutarate de la matrice dans le cytosol simultanément. Une fois que le malate a atteint la matrice mitochondriale, il est converti par la malate déshydrogénase mitochondriale en oxaloacétate, au cours duquel le NAD + est réduit avec deux électrons pour former le NADH. L'oxaloacétate est ensuite transformé en aspartate (car l'oxaloacétate ne peut pas être transporté dans le cytosol) par l'aspartate aminotransférase mitochondriale. Puisque l'aspartate est un acide aminé, un radical amino doit être ajouté à l'oxaloacétate. Ceci est fourni par le glutamate, qui dans le processus est transformé en alpha-cétoglutarate par la même enzyme.
Le deuxième antiporteur (l'antiporteur glutamate-aspartate ) importe le glutamate du cytosol dans la matrice et exporte l'aspartate de la matrice vers le cytosol. Une fois dans le cytosol, l'aspartate est converti par l'aspartate aminotransférase cytosolique en oxaloacétate.
L'effet net de la navette malate-aspartate est purement redox : le NADH dans le cytosol est oxydé en NAD + et le NAD + dans la matrice est réduit en NADH. Le NAD + dans le cytosol peut ensuite être réduit à nouveau par un autre cycle de glycolyse, et le NADH dans la matrice peut être utilisé pour transmettre des électrons à la chaîne de transport d'électrons afin que l'ATP puisse être synthétisé.
Étant donné que la navette malate-aspartate régénère le NADH à l'intérieur de la matrice mitochondriale, elle est capable de maximiser le nombre d'ATP produits dans la glycolyse (3 / NADH), entraînant finalement un gain net de 38 molécules d'ATP par molécule de glucose métabolisée. Comparez cela à la navette glycérol 3-phosphate , qui réduit FAD + pour produire FADH 2 , donne des électrons au pool de quinone dans la chaîne de transport d'électrons et est capable de générer seulement 2 ATP par NADH généré dans la glycolyse (résultant finalement en un réseau gain de 36 ATP par glucose métabolisé). (Ces nombres d'ATP sont préchémiosmotiques et devraient être réduits à la lumière des travaux de Mitchell et de nombreux autres. Chaque NADH ne produit que 2,5 ATP et chaque FADH 2 ne produit que 1,5 ATP. Par conséquent, les ATP par glucose devraient être réduits à 32 à partir de 38 et 30 à partir de 36. Le H + supplémentaire nécessaire pour amener le phosphate inorganique pendant la phosphorylation oxydative contribue également aux nombres 30 et 32).
Régulation
L'activité de la navette malate-aspartate est modulée par la méthylation de l'arginine de la malate déshydrogénase 1 (MDH1). La protéine arginine N-méthyltransférase CARM1 méthylate et inhibe MDH1 en perturbant sa dimérisation, ce qui réprime la navette malate-aspartate et inhibe la respiration mitochondriale des cellules cancéreuses du pancréas .
Carte interactive des sentiers
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Voir également
Références
- Monty Krieger; Matthew P Scott; Matsudaira, Paul T .; Lodish, Harvey F .; Darnell, James E .; Lawrence Zipursky; Kaiser, Chris; Arnold Berk. Biologie cellulaire moléculaire, cinquième édition . San Francisco: WH Freeman. ISBN 0-7167-4366-3 .