Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase-Komplex
Synonyme: α-Ketoglutarat-Dehydrogenase-Komplex, OGDC
Definition
Bei dem Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase-Komplex, kurz OGDC, handelt es sich um einen in manchen Bakterien und in allen Eukaryonten vorkommenden Proteinkomplex. Dieser ist an einigen Reaktionen des Citratzyklusses beteiligt. Zentrale Reaktionen des OGDC ist die
- oxidative Decarboxylierung von α-Ketoglutarat, sowie die sich unmittelbar an diese anschließende
- Umsetzung zu Succinyl-CoA (unter Anwesenheit von Coenzym A).
Struktur
Am Aufbau des OGDC sind maßgeblich drei Enzyme beteiligt:
- Dihydroliponamid-Succinyltransferase
- Dihydroliponamid-Dehydrogenase
- Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase = E1-Untereinheit
Strukturell besteht eine sehr große Ähnlichkeit zwischen dem OGDC und dem Pyruvatdehydrogenase-Komplex (PDC). Die Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase gehört zu einer Familie von Multienzymkomplexen, die sich Alpha-Ketosäure-Dehydrogenasen nennt. Weitere Vertreter dieser Gruppe sind die
- branched-chain-Alpha-Ketosäure-Dehydrogenase
- Pyruvatdehydrogenase
Katalysierte Reaktionen
Der Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase-Komplex nutzt für die Katalyse seiner Reaktionen die gleichen Coenzyme, wie der Pyruvatdehydrogenase-Komplex. Sie katalysieren beide eine analoge Reaktion. Der jeweilige Reaktionsmechanismus weist zwischen beiden Komplexen ebenfalls eine auffallend große Ähnlichkeit auf. Katalysiert wird zunächst eine oxidative Decarboxylierung von Alpha-Ketoglutarat zu Succinyl-CoA unter Entstehung von NADH. Letzteres wird später der Atmungskette zugeführt und dient zur Gewinnung von Energie in Form von ATP.
Funktion in Bakterien
In Bakterien verläuft der Citratzyklus zwar vom Grundprinzip her ähnlich wie in Eukaryonten. Jedoch existieren gewisse Teile, die anders verlaufen oder schlicht fehlen. Die Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase beispielsweise fehlt in den allermeisten Bakterien. Nach derzeitigem Kenntnisstand existieren nur drei Bakterienarten, in denen diese Substanz vorkommt. Dabei handelt es sich um
Escherichia coli ist sowohl unter aeroben, als auch unter anaeroben Bedingungen in der Lage, den Citratzyklus zu vollziehen. Liegt Sauerstoff vor (aerob) ist der Citratzyklus denen von Eukaryonten nahezu identisch. Unter Sauerstoffabschluss (anaerob) reguliert Escherichia coli die Aktivität der Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase einfach herunter. Bestimmte Mykobakterien (prominentestes Beispiel ist die Bakterienart Mycobacterium tuberculosis) besitzen bei ihrer Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase anstatt der eukaryontischen E1-Untereinheit an derselben Stelle eine unabhängig von Coenzym A arbeitende Ketoglutarat-Decarboxylase. Diese produziert zunächst Succinat-Semialdehyd. Dieses wird in einer durch das Enzym Succinat-Semialdehyd-Dehydrogenase katalysierten Hydrolyse zu Succinat umgewandelt.