Kompleks Multi-Enzim

Kompleks multi-enzim adalah rakitan stabil di mana beberapa aktivitas katalitik yang berbeda — dan seringkali kofaktor yang menghubungkannya — disatukan dalam satu partikel supramolekuler. Dengan mengoordinasikan reaksi sekuensial, kompleks semacam itu dapat mengoordinasikan katalisis, menyalurkan zat antara, dan menyajikan target regulasi tunggal untuk seluruh rangkaian reaksi.

Definition

Kompleks multi-enzim adalah rakitan non-kovalen (atau, pada enzim multifungsi, kovalen) dari dua atau lebih enzim yang mengkatalisis reaksi berurutan atau terkait secara fungsional, diorganisasikan sedemikian rupa sehingga katalisis dan seringkali transfer zat antara dikoordinasikan dalam satu struktur tunggal.

Scope

Topik ini mencakup definisi dan arsitektur kompleks multi-enzim, contoh kanonik seperti kompleks alfa-keto asam dehidrogenase dan sintase asam lemak, perbedaan antara enzim multifungsi yang menyatu secara kovalen dan rakitan non-kovalen, serta rakitan yang lebih longgar dan sementara yang kadang disebut metabolon. Ini adalah topik referensi-edukasi dalam enzimologi dan bukan panduan klinis.

Core questions

• Bagaimana beberapa aktivitas katalitik diorganisasikan dalam satu partikel, dan bagaimana stoikiometrinya ditentukan?
• Keuntungan fungsional apa yang diberikan oleh rakitan dibandingkan dengan enzim yang sama yang bekerja secara terpisah?
• Bagaimana enzim multifungsi kovalen berbeda dari kompleks non-kovalen dan dari metabolon transien?
• Bagaimana seluruh kompleks diatur sebagai unit?

Key concepts

• Enzim multifungsi versus kompleks non-kovalen
• Inti katalitik dan subunit perifer
• Kopling kofaktor lengan ayun
• Metabolon (rakitan enzim sekuensial transien)
• Regulasi terkoordinasi dari suatu rakitan
• Kopling situs aktif

Mechanisms

Kompleks multi-enzim mengorganisasikan reaksi berurutan dalam ruang. Dalam kompleks alfa-keto asam dehidrogenase yang dijelaskan oleh Reed, beberapa salinan dari tiga enzim komponen berkumpul di sekitar inti struktural, dan lengan ayun lipoil mengangkut zat antara reaksi di antara situs aktif komponen, menggambarkan kopling situs aktif dalam suatu rakitan. Srere menggeneralisasi gambaran ini ke kompleks enzim metabolik sekuensial, dengan alasan bahwa asosiasi fisik dapat mengoordinasikan fluks dan menyalurkan zat antara, dan memperkenalkan gagasan yang lebih luas tentang metabolon untuk rakitan yang lebih longgar dan mencakup jalur. Huang dan rekan-rekannya menghubungkan organisasi semacam itu dengan penyaluran substrat, sementara Sweetlove dan Fernie menekankan bahwa banyak rakitan bersifat dinamis, terbentuk dan larut sebagai respons terhadap keadaan metabolik.

Clinical relevance

Kompleks multi-enzim melakukan reaksi yang penting bagi metabolisme energi dan biosintesis manusia, dan cacat bawaan atau yang didapat pada komponennya dipelajari dalam konteks penyakit metabolik. Entri ini membingkai bagaimana kompleks semacam itu diorganisasikan dan dimaksudkan untuk referensi dan pendidikan; ini bukan dasar untuk diagnosis atau pengobatan.

History

Penelitian tentang kompleks multi-enzim didasarkan pada studi Reed selama puluhan tahun tentang kompleks alfa-keto asam dehidrogenase, yang menelusuri peran asam lipoat dan mengungkapkan bagaimana beberapa enzim berkumpul di sekitar inti dengan mekanisme lengan ayun. Tinjauan Srere tahun 1987 membawa konsep kompleks enzim metabolik sekuensial — dan gagasan metabolon — ke dalam penggunaan luas, dan studi struktural dan dinamis selanjutnya, yang ditinjau oleh Sweetlove dan Fernie, memperluas gambaran ke rakitan sementara yang bergantung pada kondisi.

Debates

Seberapa nyata dan stabilkah metabolon dalam kondisi fisiologis?

Apakah enzim sekuensial yang berasosiasi secara longgar membentuk metabolon yang bermakna secara fungsional secara in vivo, atau apakah asosiasi yang diamati merupakan artefak dari konsentrasi tinggi atau metode tertentu, tetap menjadi pertanyaan aktif.

Key figures

• Lester J. Reed
• Paul A. Srere
• Frank M. Raushel

Seminal works

• reed-2001
• srere-1987

Frequently asked questions

Apa contoh klasik dari kompleks multi-enzim?

Kompleks piruvat dehidrogenase adalah contoh buku teks: ia menggabungkan tiga enzim yang berbeda dan menggunakan lengan ayun lipoil untuk melewatkan zat antara di antara situs aktifnya, mengubah piruvat menjadi asetil-KoA dalam urutan yang terkoordinasi.

Apa itu metabolon?

Metabolon adalah istilah, yang dipopulerkan oleh Srere, untuk kompleks supramolekuler transien dari enzim metabolik sekuensial yang berkumpul untuk mengoordinasikan fluks melalui suatu jalur dan dapat larut ketika kondisi berubah.