Кіріспе
Хомо сапиенс түріндегі белокты кодтайтын ген. Пируват дегидрогеназа липоамидкиназа изозимі 1, митохондриялық – адамдарда PDK1 генімен кодталатын фермент. Ол пируват дегидрогеназа киназаның (PDK) изозимін кодтайды. Пируват дегидрогеназасы (PDH) пируваттың окисдену декарбоксиляциясын катализдейтін митохондриялық көпферментті кешеннің құрамына кіреді және сүтқоректілерде көмірсулардың гомеостазын реттеуге жауапты маңызды ферменттердің бірі болып табылады. Ферменттік белсенділік фосфорлану/дефосфорлану циклы арқылы реттеледі. PDH-ның белгілі бір пируват дегидрогеназа киназасы (PDK) арқылы фосфорлануы оны белсенділігінен айырады.
Pyruvate dehydrogenase lipoamide kinase isozyme 1, mitochondrial is an enzyme that in humans is encoded by the PDK1 gene. It codes for an isozyme of pyruvate dehydrogenase kinase (PDK). Pyruvate dehydrogenase (PDH) is a part of a mitochondrial multienzyme complex that catalyzes the oxidative decarboxylation of pyruvate and is one of the major enzymes responsible for the regulation of homeostasis of carbohydrate fuels in mammals. The enzymatic activity is regulated by a phosphorylation/dephosphorylation cycle. Phosphorylation of PDH by a specific pyruvate dehydrogenase kinase (PDK) results in inactivation.
Функция
Пируват дегидрогеназа (PDH) кешені жалпы метаболизмдегі орталық роліне байланысты қатаң түрде реттелуі керек. Кешеннің ішінде E1 компонентінде фосфорилдеу орындары болып табылатын үш серин қалдығы бар; осы фосфорилдеу кешеннің белсенділігін төмендетеді. Адамдарда пируват дегидрогеназа киназаның төрт изоферменті осы үш сайтты фосфорилдеуге қабілетті: PDK1, PDK2, PDK3 және PDK4. PDK1 – 3-ші серин қалдығын фосфорилдей алатын жалғыз фермент. Тиамин пирофосфатаза (ТПП) коферменті байланысқанда, барлық төрт изофермент арқылы фосфорилдеу жылдамдығы күрт өзгереді; атап айтқанда, PDK1-нің 2- және 3-сайттарға фосфат топтарын қосуы айтарлықтай азаяды.
Реттеу
Пируват дегидрогеназалар тобы орталық метаболизм жолындағы маңызды қадамның негізгі реттеушілері болғандықтан, өзі де көптеген факторлармен қатаң реттеледі. N-3 май қышқылдарына жоғары құрамдас тамақтанатын адамдарда PDK белсенділігі төмендегені көрсетілді, бірақ PDH белсенділігі өзгеріссіз қалды. Бұдан бөлек, PDK1 AZD7545 және дихлороацетат қышқылы (DCA) арқылы тежеледі; механизм AZD7545-тің трифторметилпропанамид бөлігінің PDK1-дің липоил байланыстыру қалтасына еніп тұратыны анықталды. Дихлороацетат қышқылы PDK1-дің N-терминалды доменіндегі спиральдік шоғырдың жанында табылған. Байланысқан DCA нуклеотидтік және липоил байланыстыру қалталарына таралатын жергілікті конформациялық өзгерістерді күшейтеді, нәтижесінде киназа белсенділігі жойылады.
Клиникалық мәні
PDK1 денедегі әртүрлі клиникалық жағдайларда маңызды рөл атқарады. PDK1 PDH кешенін реттейтіндіктен, ол кейбір жасушаларда, оның ішінде бүйрек безінің аралындағы бета жасушаларында маңызды реттеуші екені дәлелденген. Глюкозамен стимуляцияланған инсулин секрециясын (GSIS) оңтайландыру үшін – бүйрек безінің басты қызметі – PDH-ны дефосфорилденген және белсенді күйде ұстау үшін PDK1 активтілігі төмен болуы керек. PDK1 деңгейін төмен ұстау мидың белгілі бір аймақтарында да пайдалы екені көрсетілді, себебі ол Альцгеймер ауруының дамуымен тікелей байланысты метаболит – бета-амилоидқа жоғары төзімділікті қамтамасыз етеді.
(GSIS), a primary function of the pancreas, a low PDK1 activity must be maintained to keep PDH in a dephosphorylated and active state. Maintaining low PDK1 levels has also proven to be beneficial in certain regions of the brain, as it confers a high tolerance to amyloid beta, a metabolite that is directly correlated with the development of Alzheimer's disease.
Қатерлі ісік
Бұл геннің кең таралған рөлі түрлі ауру патологияларына, соның ішінде қатерлі ісікке қатысуымен байланысты. PDK1 мРНК экспрессиясы ісіктің прогрессиясымен айтарлықтай байланысты; шындығында, PDK1-дің болуы прогностикалық маркер ретінде қолданылуы мүмкін, ол пациенттің емделуге болатын деңгейін көрсетеді. Атап айтқанда, бұл асқазан қатерлі ісігімен ауыратын пациенттерде биомаркер болып табылуы мүмкін. Болашақта, осы типтегі қатерлі ісікпен ауыратын пациенттерді емдеу үшін дихлороацетат қышқылының ингибиторы қолданылуы мүмкін. PDK1 гипоксия мен лактат өндірісін реттейтін болғандықтан, бас және мойынның жалпақ жасушалы қатерлі ісігімен ауыратын пациенттерде нашар нәтижелерге әкеледі. Гликолиттік метаболиттердің жиналуы гипоксияны тудыратын фактордың (HIF) белсенділігін күшейтуі мүмкін, бұл қатерлі ісіктің прогрессиясын күшейтетін оң кері байланыс циклын құрайды. Сондықтан, HIF 1-ді PDK1-ді реттеу үшін метаболит ретінде пайдалану осы типтегі қатерлі ісік үшін тағы бір әлеуетті емдеу ретінде қарастырылуда, жеке немесе басқа емдеулермен бірге. Толықтырылған зерттеуде, глиобластоманың түбірлік жасушаларын in vitro және in vivo жағдайында өлтіру үшін PDK1 және CHK1 ингибициясының біріктірілген қолданылуы қажет екені көрсетілді.