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3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)是一种参与分解葡萄糖以获得能量的酶。
更具体地说,在真核生物中,这种酶催化糖酵解的第六步,将3-磷酸甘油醛转化为D-甘油酸1,3-二磷酸(1,3-BPG)。
在没有能量产生的糖酵解过程中经过几步之后,实际上,在最初的步骤中消耗了两个ATP分子-GAPDH公司参与第一个反应,利用葡萄糖中的一些能量。
反应分为两个耦合步骤:首先,醛在NAD存在下转化为羧酸+其次,将有机磷酸盐分子添加到其中以生成酰基磷酸盐最终产物。
反应开始于醛和GAPDH中的一个巯基之间,形成半硫缩醛。然后进行脱质子,以促进氢化物离子(H-)与GADPH和NAD紧密结合+生成NADH和硫酯中间体。第二步涉及硫酯的磷酸化,形成1,3-BPG和半胱氨酸残基,但只有在NADH被第二个NAD取代后+此正电荷有助于硫代酯极化,促进与磷酸基团的反应。
第一步是热力学有利的,而第二步是不利的。因此,如果这些反应单独发生,第二阶段将由于高活化能而受到极大限制。相反,关键是将这两个反应与GAPDH耦合,以便有利的醛氧化产生的能量可用于触发1,3-BPG的形成1,2.
一旦它的功能被认为已经被揭示到了最后一个细节,GAPDH就被列入了“管家基因”名单,并被认为没有任何重大的研究影响。然而,最近的研究发现,GAPDH具有与参与糖酵解完全无关的多种功能三这些包括膜融合和细胞骨架动力学,以及DNA修复和RNA输出。研究人员认为这些功能可能受到翻译后变化和细胞定位的调节4.
GAPDH被发现是细胞内和细胞外应激的传感器,能够激活通路以从损伤中恢复或激活细胞死亡信号通路 3,4在细胞质中,在正常生理条件下,活性GAPDH促进从无氧呼吸到磷酸戊糖途径的移动。然而,在氧化应激条件下,这种酶可以通过巯基的S-硫代化可逆地失活,使细胞在代谢功能之间切换,并确保维持平衡的氧化/还原状态5相反,增加线粒体中积累的GAPDH水平可以激活凋亡机制,导致释放凋亡诱导因子和细胞色素c后线粒体膜的通透性6.
这些新的多重GAPDH功能,特别是当它们涉及导致细胞死亡的机制时4,可能表明当这种酶以异常水平表达时,它与某些疾病有关三有一些证据支持这一点,尤其是在神经退行性疾病中。例如,帕金森病患者死后大脑中GAPDH水平升高7和阿尔茨海默病8初步认为GAPDH可以分别与突变的亨廷顿蛋白和β淀粉样肽相互作用9,10.